JP7770901B2 - Semiconductor device manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、半導体製造装置及び半導体装置の製造方法に関する。 Embodiments of the present invention relate to semiconductor manufacturing equipment and semiconductor device manufacturing methods.
半導体装置の微細化に伴い、被加工層をドライエッチングで加工する際に、高い精度で加工することが望まれる。例えば、3次元半導体メモリを製造する際には、高いアスペクト比のメモリホールを高い加工精度で形成することが望まれる。 As semiconductor devices become increasingly miniaturized, high-precision processing is required when processing layers using dry etching. For example, when manufacturing three-dimensional semiconductor memories, it is desirable to form memory holes with high aspect ratios with high processing precision.
本発明の一実施形態では、被加工層をドライエッチングで加工する際に、高い精度で加工することを課題とする。 In one embodiment of the present invention, the objective is to process a workpiece layer with high precision when dry etching it.
実施形態の半導体製造装置の製造方法は、チャンバの中に設けられ、表面に設けられた凹部と、前記凹部に設けられた第1の孔と、前記凹部に設けられた第2の孔とを有するホルダの上に、被加工層を有する基板を載置し、前記第1の孔に接続された第1のガス通路に設けられた第1のバルブ、及び前記第2の孔に接続された第2のガス通路に設けられた第2のバルブを開いて、前記第1のガス通路及び前記第2のガス通路を経由して、前記ホルダと前記基板との間に、前記基板に接する第1のガスを供給し、前記第1のガスの圧力を第1の圧力に制御し、反応性イオンエッチング法を用いて前記被加工層をエッチングする第1のエッチング処理を行い、前記第1のエッチング処理の途中又は前記第1のエッチング処理の後に、前記第1のバルブ及び前記第2のバルブを閉じ、前記第1のバルブ及び前記第2のバルブを閉じた後に、前記第1のバルブ及び前記第2のバルブを開いて、前記第1のガス通路及び前記第2のガス通路を経由して、前記ホルダと前記基板との間から、前記第1のガスを排出し、前記第1のガスの圧力を前記第1の圧力よりも低い第2の圧力に制御し、前記被加工層の上の反応生成物を除去する第1の反応生成物除去を行う半導体装置の製造方法であって、前記第1のガスを供給する際に、前記第1のバルブ又は前記第2のバルブのいずれか一方を先に開くか、又は、前記第1のガスを排出する際に、前記第1のバルブ又は前記第2のバルブのいずれか一方を先に開く。 In a manufacturing method of a semiconductor manufacturing apparatus according to an embodiment, a substrate having a workpiece layer is placed on a holder provided in a chamber and having a recess provided on a surface thereof, a first hole provided in the recess, and a second hole provided in the recess; a first valve provided in a first gas passage connected to the first hole and a second valve provided in a second gas passage connected to the second hole are opened to supply a first gas that comes into contact with the substrate between the holder and the substrate via the first gas passage and the second gas passage; a pressure of the first gas is controlled to a first pressure; and a first etching process is performed to etch the workpiece layer using a reactive ion etching method; a first etching process, a second etching process, ...
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。なお、以下の説明では、同一又は類似の部材などには同一の符号を付し、一度説明した部材などについては適宜その説明を省略する場合がある。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, identical or similar components will be designated by the same reference numerals, and descriptions of components that have already been described may be omitted as appropriate.
また、本明細書中、便宜上「上」、又は、「下」という用語を用いる場合がある。「上」、又は、「下」とは、例えば、図面内での相対的位置関係を示す用語である。「上」、又は、「下」という用語は、必ずしも、重力に対する位置関係を規定する用語ではない。 In addition, the terms "upper" and "lower" may be used in this specification for convenience. "Upper" and "lower" are terms that indicate relative positional relationships within a drawing, for example. The terms "upper" and "lower" do not necessarily define a positional relationship with respect to gravity.
本明細書中の半導体装置を構成する部材の化学組成の定性分析及び定量分析は、例えば、二次イオン質量分析法(Secondary Ion Mass Spectrometry:SIMS)、エネルギー分散型X線分光法(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy:EDX)により行うことが可能である。また、半導体装置を構成する部材の厚さ、部材間の距離等の測定には、例えば、透過型電子顕微鏡(Transmission Electron Microscope:TEM)又は走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM)を用いることが可能である。 Qualitative and quantitative analysis of the chemical composition of the components constituting the semiconductor device described herein can be performed using, for example, secondary ion mass spectrometry (SIMS) or energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX). Furthermore, measurements of the thickness of the components constituting the semiconductor device, the distance between components, and so forth can be performed using, for example, a transmission electron microscope (TEM) or a scanning electron microscope (SEM).
以下、実施形態の半導体装置の製造方法を、図面を参照して説明する。 The manufacturing method of the semiconductor device according to the embodiment will be described below with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
第1の実施形態の半導体装置の製造方法は、チャンバの中に設けられたホルダの上に、被加工層を有する基板を載置し、ホルダと基板との間に、基板に接する第1のガスを供給し、第1のガスの圧力を第1の圧力に制御し、第1のガスの圧力を第1の圧力に制御した後に、反応性イオンエッチング法を用いて被加工層をエッチングする第1のエッチング処理を行い、第1のエッチング処理の後に、第1のガスの圧力を第1の圧力よりも低い第2の圧力に制御し、第1のガスの圧力を第2の圧力に制御した後に、被加工層の上の反応生成物を除去する第1の反応生成物除去を行い、第1の反応生成物除去の後に、第1のガスの圧力を第2の圧力よりも高い第3の圧力に制御し、第1のガスの圧力を第3の圧力に制御した後に、反応性イオンエッチング法を用いて被加工層をエッチングする第2のエッチング処理を行う。
(First embodiment)
A method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment includes the steps of: placing a substrate having a workpiece layer on a holder provided in a chamber; supplying a first gas between the holder and the substrate, the first gas being in contact with the substrate; controlling the pressure of the first gas to a first pressure; performing a first etching process to etch the workpiece layer using a reactive ion etching method after controlling the pressure of the first gas to the first pressure; controlling the pressure of the first gas to a second pressure lower than the first pressure after controlling the pressure of the first gas to the second pressure; performing a first reaction product removal process to remove reaction products on the workpiece layer; controlling the pressure of the first gas to a third pressure higher than the second pressure after controlling the pressure of the first gas to the third pressure; and performing a second etching process to etch the workpiece layer using a reactive ion etching method after controlling the pressure of the first gas to the third pressure.
また、第1の実施形態の半導体装置の製造方法は、チャンバの中に設けられたホルダの上に、被加工層を有する基板を載置し、ホルダと基板との間に、基板に接する第1のガスを供給し、第1のガスの圧力を第1の圧力に制御し、第1のガスの圧力を第1の圧力に制御した後に、基板の温度が60℃以下の第1の状態で、反応性イオンエッチング法を用いて被加工層をエッチングする第1のエッチング処理を行い、第1のエッチング処理の後に、第1のガスの圧力を第1の圧力よりも低い第2の圧力に制御し、第1のガスの圧力を第2の圧力に制御した後に、基板の温度が100℃以上の第2の状態を実現し、第2の状態を実現した後に、第1のガスの圧力を第2の圧力よりも高い第3の圧力に制御し、第1のガスの圧力を第3の圧力に制御した後に、基板の温度が60℃以下の第3の状態で、反応性イオンエッチング法を用いて被加工層をエッチングする第2のエッチング処理を行う。 In addition, the semiconductor device manufacturing method of the first embodiment includes placing a substrate having a workpiece layer on a holder provided in a chamber, supplying a first gas in contact with the substrate between the holder and the substrate, controlling the pressure of the first gas to a first pressure, and performing a first etching process to etch the workpiece layer using a reactive ion etching method in a first state where the substrate temperature is 60°C or less after controlling the pressure of the first gas to the first pressure, controlling the pressure of the first gas to a second pressure lower than the first pressure after controlling the pressure of the first gas to the second pressure, achieving a second state where the substrate temperature is 100°C or higher, controlling the pressure of the first gas to a third pressure higher than the second pressure after controlling the pressure of the first gas to the third pressure, and performing a second etching process to etch the workpiece layer using a reactive ion etching method in a third state where the substrate temperature is 60°C or less.
図1は、第1の実施形態の半導体装置の製造方法で製造される半導体装置の模式断面図である。第1の実施形態の半導体装置の製造方法で製造される半導体装置は、メモリセルが3次元的に配置された不揮発性メモリ100である。図1は、不揮発性メモリ100のメモリセルアレイの断面図である。 Figure 1 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device manufactured by the semiconductor device manufacturing method of the first embodiment. The semiconductor device manufactured by the semiconductor device manufacturing method of the first embodiment is a non-volatile memory 100 in which memory cells are arranged three-dimensionally. Figure 1 is a cross-sectional view of the memory cell array of non-volatile memory 100.
不揮発性メモリ100は、シリコン基板10、チャネル層11、複数の層間絶縁層12、ゲート絶縁層13、複数のワード線WL、及び複数のビット線BLを備える。不揮発性メモリ100は、3次元的に配置された複数のメモリセルMCを備える。図1中の点線で囲まれた領域が一個のメモリセルMCに相当する。 Nonvolatile memory 100 includes a silicon substrate 10, a channel layer 11, multiple interlayer insulating layers 12, a gate insulating layer 13, multiple word lines WL, and multiple bit lines BL. Nonvolatile memory 100 includes multiple memory cells MC arranged three-dimensionally. The area surrounded by the dotted line in Figure 1 corresponds to one memory cell MC.
チャネル層11は、シリコン基板10の表面の法線方向に延びる。チャネル層11は、シリコン基板10に電気的に接続される。チャネル層11は、メモリセルMCのトランジスタのチャネル領域として機能する。チャネル層11は、半導体である。チャネル層11は、例えば、多結晶シリコンである。 The channel layer 11 extends in the normal direction to the surface of the silicon substrate 10. The channel layer 11 is electrically connected to the silicon substrate 10. The channel layer 11 functions as a channel region of the transistor of the memory cell MC. The channel layer 11 is a semiconductor. The channel layer 11 is, for example, polycrystalline silicon.
ワード線WLは、シリコン基板10の表面の法線方向に積層される。ワード線WLは、メモリセルMCのトランジスタのゲート電極として機能する。ワード線WLは、例えば、板状の導電体である。ワード線WLは、例えば、タングステン(W)である。チャネル層11は、複数のワード線WLを貫通する。 The word lines WL are stacked in the normal direction to the surface of the silicon substrate 10. The word lines WL function as gate electrodes of the transistors in the memory cells MC. The word lines WL are, for example, plate-shaped conductors. The word lines WL are, for example, made of tungsten (W). The channel layer 11 passes through multiple word lines WL.
層間絶縁層12は、ワード線WLとワード線WLとの間に設けられる。層間絶縁層12は、ワード線WLとワード線WLとを電気的に分離する。 Interlayer insulating layer 12 is provided between word lines WL. Interlayer insulating layer 12 electrically separates word lines WL from each other.
ビット線BLは、シリコン基板10の表面に平行な方向に延びる。ビット線BLは、チャネル層11に電気的に接続される。 The bit line BL extends in a direction parallel to the surface of the silicon substrate 10. The bit line BL is electrically connected to the channel layer 11.
ゲート絶縁層13は、チャネル層11とワード線WLとの間に設けられる。ゲート絶縁層13は、例えば、図示しないトンネル絶縁膜、電荷蓄積膜、ブロック絶縁膜を含む。トンネル絶縁膜は、例えば、酸化シリコン膜である。電荷蓄積膜は、例えば、窒化シリコン膜である。ブロック絶縁膜は、例えば、酸化アルミニウム膜である。 The gate insulating layer 13 is provided between the channel layer 11 and the word line WL. The gate insulating layer 13 includes, for example, a tunnel insulating film, a charge storage film, and a block insulating film, all of which are not shown. The tunnel insulating film is, for example, a silicon oxide film. The charge storage film is, for example, a silicon nitride film. The block insulating film is, for example, an aluminum oxide film.
ゲート絶縁層13の電荷蓄積膜に蓄えられる電荷によって、メモリセルMCがデータを記憶する。電荷蓄積膜に蓄えられる電荷の量で、メモリセルMCのトランジスタの閾値電圧が変化する。トランジスタの閾値電圧に応じて変化する、ワード線WLとビット線BLとの間に流れる電流をモニタすることにより、メモリセルMCに記憶されたデータを読み出す。 Memory cells MC store data using charges stored in the charge storage film of the gate insulating layer 13. The threshold voltage of the transistor in the memory cell MC changes depending on the amount of charge stored in the charge storage film. Data stored in the memory cell MC is read by monitoring the current flowing between the word line WL and bit line BL, which changes depending on the transistor's threshold voltage.
図2は、第1の実施形態の半導体装置の製造方法に用いられる反応性イオンエッチング装置の一例の模式図である。図2の反応性イオンエッチング装置(RIE装置)は、二周波型の容量結合プラズマ装置(CCP装置)である。 Figure 2 is a schematic diagram of an example of a reactive ion etching apparatus used in the semiconductor device manufacturing method of the first embodiment. The reactive ion etching apparatus (RIE apparatus) in Figure 2 is a dual-frequency capacitively coupled plasma apparatus (CCP apparatus).
RIE装置は、例えば、チャンバ20、ホルダ22、第1の高周波電源24、第2の高周波電源26、プロセスガス供給配管30、シャワープレート32、プロセスガス排出配管34、排気装置36、冷媒ユニット38、冷媒供給配管40、冷媒排出配管42、熱伝導ガス供給部44、第1の熱伝導ガス供給配管46、熱伝導ガス排出配管48、第1の主バルブ50、第2の主バルブ52、及び制御回路54を備える。 The RIE apparatus includes, for example, a chamber 20, a holder 22, a first high-frequency power supply 24, a second high-frequency power supply 26, a process gas supply pipe 30, a shower plate 32, a process gas exhaust pipe 34, an exhaust device 36, a refrigerant unit 38, a refrigerant supply pipe 40, a refrigerant exhaust pipe 42, a heat transfer gas supply unit 44, a first heat transfer gas supply pipe 46, a heat transfer gas exhaust pipe 48, a first main valve 50, a second main valve 52, and a control circuit 54.
ホルダ22は、チャンバ20の中に設けられる。ホルダ22は、例えば、半導体ウェハWを載置する。 The holder 22 is provided in the chamber 20. The holder 22 holds, for example, a semiconductor wafer W.
ホルダ22は、支持部22a、静電チャック22b、及び外周リング22cを有する。 The holder 22 has a support portion 22a, an electrostatic chuck 22b, and an outer ring 22c.
支持部22aは、下部電極として機能する。支持部22aには、高周波電力が印加される。支持部22aは、例えば、金属である。 The support portion 22a functions as a lower electrode. High-frequency power is applied to the support portion 22a. The support portion 22a is made of, for example, metal.
支持部22aの内部には冷媒流路22axが設けられる。冷媒流路22axは空隙である。冷媒流路22axには、支持部22aを冷却するための冷媒が供給される。冷媒は、例えば、フッ素系不活性液体である。 A refrigerant flow path 22ax is provided inside the support portion 22a. The refrigerant flow path 22ax is an air gap. A refrigerant for cooling the support portion 22a is supplied to the refrigerant flow path 22ax. The refrigerant is, for example, a fluorine-based inert liquid.
静電チャック22bは、支持部22aの上に設けられる。静電チャック22bは、半導体ウェハWを吸着し、固定する機能を有する。静電チャック22bは、例えば、内部に電極を備えた誘電体で形成される。誘電体は、例えば、セラミックスである。 The electrostatic chuck 22b is provided on the support portion 22a. The electrostatic chuck 22b has the function of attracting and fixing the semiconductor wafer W. The electrostatic chuck 22b is formed, for example, from a dielectric material with an electrode inside. The dielectric material is, for example, ceramics.
静電チャック22bの上面には熱伝導ガス領域76が形成される。静電チャック22bと半導体ウェハWとの間に、半導体ウェハWを冷却するための熱伝導ガスが供給される。静電チャック22bに半導体ウェハWを固定することにより、熱伝導ガス領域76が閉鎖空間となる。 A thermal conduction gas region 76 is formed on the upper surface of the electrostatic chuck 22b. A thermal conduction gas for cooling the semiconductor wafer W is supplied between the electrostatic chuck 22b and the semiconductor wafer W. By fixing the semiconductor wafer W to the electrostatic chuck 22b, the thermal conduction gas region 76 becomes an enclosed space.
熱伝導ガスは、例えば、ヘリウム(He)、水素(H)、窒素(N)、ネオン(Ne)、アルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)、又はキセノン(Xe)を含む。熱伝導ガスは、例えば、ヘリウムガス、水素ガス、窒素ガス、ネオンガス、アルゴンガス、クリプトンガス、又はキセノンガスを含む。 Thermal conduction gases include, for example, helium (He), hydrogen (H), nitrogen (N), neon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr), or xenon (Xe). Thermal conduction gases include, for example, helium gas, hydrogen gas, nitrogen gas, neon gas, argon gas, krypton gas, or xenon gas.
外周リング22cは、支持部22aの上に設けられる。外周リング22cは、静電チャック22bの周囲に設けられる。外周リング22cは、半導体ウェハWの外周を支持する機能を有する。外周リング22cの上面は、例えば、シリコンで形成される。 The outer ring 22c is provided on the support portion 22a. The outer ring 22c is provided around the electrostatic chuck 22b. The outer ring 22c has the function of supporting the outer periphery of the semiconductor wafer W. The upper surface of the outer ring 22c is made of, for example, silicon.
第1の高周波電源24は、チャンバ20の内部に第1の高周波電力を印加する機能を有する。第1の高周波電源24は、ホルダ22の支持部22aとシャワープレート32との間に高周波電力を印加する。第1の高周波電源24を用いてチャンバ20に印加される第1の高周波電力により、チャンバ20の中にプラズマが生成される。 The first high-frequency power supply 24 has the function of applying first high-frequency power to the interior of the chamber 20. The first high-frequency power supply 24 applies high-frequency power between the support portion 22a of the holder 22 and the shower plate 32. Plasma is generated in the chamber 20 by the first high-frequency power applied to the chamber 20 using the first high-frequency power supply 24.
第1の高周波電源24により印加される第1の高周波電力は、例えば、50W以上20000W以下である。第1の高周波電源24により印加される第1の周波数は、例えば、20MHz以上200MHz以下である。 The first high-frequency power applied by the first high-frequency power supply 24 is, for example, 50 W or more and 20,000 W or less. The first frequency applied by the first high-frequency power supply 24 is, for example, 20 MHz or more and 200 MHz or less.
第2の高周波電源26は、チャンバ20の内部に第2の高周波電力を印加する機能を有する。第2の高周波電源26は、ホルダ22の支持部22aに第2の高周波電力を印加する。ホルダ22に第2の高周波電力を印加することで、半導体ウェハWに衝突するイオンのエネルギーを制御する。 The second high-frequency power supply 26 has the function of applying a second high-frequency power to the interior of the chamber 20. The second high-frequency power supply 26 applies the second high-frequency power to the support portion 22a of the holder 22. By applying the second high-frequency power to the holder 22, the energy of the ions colliding with the semiconductor wafer W is controlled.
ホルダ22に印加される第2の高周波電力は、例えば、50W以上20000W以下である。ホルダ22に印加される第2の周波数は、第1の高周波電源24によりチャンバ20に印加される第1の周波数よりも低い。ホルダ22に印加される第2の周波数は、例えば、0.1MHz以上20MHz以下である。 The second high-frequency power applied to the holder 22 is, for example, 50 W or more and 20,000 W or less. The second frequency applied to the holder 22 is lower than the first frequency applied to the chamber 20 by the first high-frequency power supply 24. The second frequency applied to the holder 22 is, for example, 0.1 MHz or more and 20 MHz or less.
プロセスガス供給配管30は、チャンバ20の上部に設けられる。プロセスガス供給配管30からエッチングガスがシャワープレート32に供給される。 The process gas supply pipe 30 is installed at the top of the chamber 20. Etching gas is supplied from the process gas supply pipe 30 to the shower plate 32.
シャワープレート32は、チャンバ20の中に設けられる。シャワープレート32は、ホルダ22の上方に設けられる。 The shower plate 32 is provided in the chamber 20. The shower plate 32 is provided above the holder 22.
シャワープレート32に、プロセスガス供給配管30からエッチングガスが供給される。シャワープレート32に設けられた複数のガス供給口から、チャンバ20の中にエッチングガスが供給される。 Etching gas is supplied to the shower plate 32 from the process gas supply pipe 30. The etching gas is supplied into the chamber 20 from multiple gas supply ports provided in the shower plate 32.
シャワープレート32は、第1の高周波電力の上部電極としても機能する。 The shower plate 32 also functions as the upper electrode for the first high-frequency power.
プロセスガス排出配管34は、チャンバ20の下部に設けられる。プロセスガス排出配管34から、エッチング反応で消費されなかったエッチングガスや反応生成物がチャンバ20の外に排出される。 The process gas exhaust pipe 34 is installed at the bottom of the chamber 20. Etching gas and reaction products not consumed in the etching reaction are exhausted from the process gas exhaust pipe 34 to the outside of the chamber 20.
排気装置36は、プロセスガス排出配管34、及び熱伝導ガス排出配管48に接続される。排気装置36は、例えば、真空ポンプである。 The exhaust device 36 is connected to the process gas exhaust pipe 34 and the heat transfer gas exhaust pipe 48. The exhaust device 36 is, for example, a vacuum pump.
冷媒ユニット38は、冷媒供給配管40に接続される。冷媒供給配管40は冷媒流路22axに接続される。冷媒流路22axは、冷媒排出配管42に接続される。冷媒ユニット38によって、冷媒が、冷媒供給配管40、冷媒流路22ax、及び冷媒排出配管42の中を循環する。 The refrigerant unit 38 is connected to the refrigerant supply pipe 40. The refrigerant supply pipe 40 is connected to the refrigerant flow path 22ax. The refrigerant flow path 22ax is connected to the refrigerant discharge pipe 42. The refrigerant unit 38 circulates the refrigerant through the refrigerant supply pipe 40, the refrigerant flow path 22ax, and the refrigerant discharge pipe 42.
熱伝導ガス供給部44は、第1の熱伝導ガス供給配管46に接続される。第1の熱伝導ガス供給配管46は、熱伝導ガス領域76に接続される。第1の主バルブ50は、第1の熱伝導ガス供給配管46に設けられる。熱伝導ガス供給部44によって、熱伝導ガス領域76に熱伝導ガスが供給される。 The heat transfer gas supply unit 44 is connected to a first heat transfer gas supply pipe 46. The first heat transfer gas supply pipe 46 is connected to the heat transfer gas region 76. A first main valve 50 is provided on the first heat transfer gas supply pipe 46. The heat transfer gas supply unit 44 supplies heat transfer gas to the heat transfer gas region 76.
第1の主バルブ50は、例えば、流量制御バルブである。第1の主バルブ50を用いた制御により、熱伝導ガス領域76の中の熱伝導ガスの圧力を制御することが可能である。また、第1の主バルブ50を用いて、熱伝導ガス領域76への熱伝導ガスの供給を遮断することも可能である。 The first main valve 50 is, for example, a flow control valve. By controlling the first main valve 50, it is possible to control the pressure of the thermal conduction gas in the thermal conduction gas region 76. The first main valve 50 can also be used to cut off the supply of thermal conduction gas to the thermal conduction gas region 76.
熱伝導ガス領域76は、熱伝導ガス排出配管48に接続される。熱伝導ガス排出配管48は、排気装置36に接続される。熱伝導ガス排出配管48を用いて、熱伝導ガス領域76の中の熱伝導ガスが排出される。 The thermal conduction gas region 76 is connected to the thermal conduction gas exhaust pipe 48. The thermal conduction gas exhaust pipe 48 is connected to the exhaust device 36. The thermal conduction gas in the thermal conduction gas region 76 is exhausted using the thermal conduction gas exhaust pipe 48.
第2の主バルブ52は、熱伝導ガス排出配管48に設けられる。第2の主バルブ52を用いて、熱伝導ガスの排出が制御される。 A second main valve 52 is provided on the thermal conduction gas exhaust pipe 48. The second main valve 52 is used to control the exhaust of the thermal conduction gas.
制御回路54は、第1の高周波電源24、第2の高周波電源26、排気装置36、冷媒ユニット38、熱伝導ガス供給部44、第1の主バルブ50、及び第2の主バルブ52の動作を制御する機能を有する。 The control circuit 54 has the function of controlling the operation of the first high-frequency power supply 24, the second high-frequency power supply 26, the exhaust device 36, the refrigerant unit 38, the heat transfer gas supply unit 44, the first main valve 50, and the second main valve 52.
ホルダ22に載置された半導体ウェハWは、チャンバ20の中のシャワープレート32とホルダ22との間に生成されるプラズマを用いて、異方性エッチングされる。 The semiconductor wafer W placed on the holder 22 is anisotropically etched using plasma generated between the shower plate 32 and the holder 22 in the chamber 20.
次に、第1の実施形態の半導体装置の製造方法の一例について説明する。 Next, an example of a method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment will be described.
図3は、第1の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図である。図4、図5、図6、及び図7は、第1の実施形態の半導体装置の製造方法を示す模式図である。図4、図5、図6、及び図7は、図1の一つのチャネル層11を含む部分に対応する。 Figure 3 is an explanatory diagram of the method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment. Figures 4, 5, 6, and 7 are schematic diagrams showing the method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment. Figures 4, 5, 6, and 7 correspond to the portion including one channel layer 11 in Figure 1.
最初に、シリコン基板10の上に、積層体60を形成する(図4(a))。シリコン基板10は半導体ウェハである。積層体60は、絶縁層である。シリコン基板10は基板の一例である。積層体60は被加工層の一例である。シリコン基板10は、図2の半導体ウェハWの一例である。 First, a stack 60 is formed on a silicon substrate 10 (Figure 4(a)). The silicon substrate 10 is a semiconductor wafer. The stack 60 is an insulating layer. The silicon substrate 10 is an example of a substrate. The stack 60 is an example of a layer to be processed. The silicon substrate 10 is an example of the semiconductor wafer W in Figure 2.
積層体60は、酸化シリコン膜60aと窒化シリコン膜60bとが交互に積層された構造を含む。酸化シリコン膜60a及び窒化シリコン膜60bは、例えば、Chemical Vapor Deposition法(CVD法)により形成する。 The stacked body 60 includes a structure in which silicon oxide films 60a and silicon nitride films 60b are alternately stacked. The silicon oxide films 60a and silicon nitride films 60b are formed by, for example, a chemical vapor deposition (CVD) method.
酸化シリコン膜60aの一部は、最終的に層間絶縁層12となる。 A portion of the silicon oxide film 60a will eventually become the interlayer insulating layer 12.
次に、積層体60の上に、穴パターン62aを有する炭素層62を形成する(図4(b))。炭素層62は、マスク層である。炭素層62は、例えば、スパッタ法により形成する。穴パターン62aは、例えば、リソグラフィ法及びRIE法を用いて形成する。 Next, a carbon layer 62 having a hole pattern 62a is formed on the laminate 60 (FIG. 4(b)). The carbon layer 62 is a mask layer. The carbon layer 62 is formed by, for example, sputtering. The hole pattern 62a is formed by, for example, lithography and RIE.
マスク層として、例えば、レジスト層、絶縁層、又は金属層を用いることも可能である。 The mask layer may be, for example, a resist layer, an insulating layer, or a metal layer.
次に、RIE装置のチャンバ20にシリコン基板10を搬入する。チャンバ20の中に設けられたホルダ22の上にシリコン基板10を載置する。シリコン基板10は、基板の一例である。 Next, the silicon substrate 10 is loaded into the chamber 20 of the RIE device. The silicon substrate 10 is placed on a holder 22 provided in the chamber 20. The silicon substrate 10 is an example of a substrate.
RIE装置のチャンバ20の中で、反応性イオンエッチング法を用いて、炭素層62をマスクにメモリホールMHを形成する(図4(c)~図5(d))。メモリホールMHのエッチングは、シリコン基板10を冷却する熱伝導ガスの圧力を周期的に変化させながら行う。メモリホールMHは、凹部の一例である。 Memory holes MH are formed in the chamber 20 of the RIE apparatus using reactive ion etching with the carbon layer 62 as a mask (Figures 4(c) to 5(d)). The etching of the memory holes MH is performed while periodically changing the pressure of the thermally conductive gas that cools the silicon substrate 10. The memory holes MH are an example of recesses.
図3は、メモリホールMHを形成する際の、熱伝導ガス圧力、総高周波電力(total high frequency power)、及びウェハ温度と、エッチング時間との関係を示す。 Figure 3 shows the relationship between the thermal conduction gas pressure, total high frequency power, wafer temperature, and etching time when forming the memory hole MH.
時刻t1において、ホルダ22とシリコン基板10との間の熱伝導ガス領域76に、熱伝導ガスを供給する。熱伝導ガスは、例えば、ヘリウムガスである。ヘリウムガスはシリコン基板10の裏面に接する。ヘリウムガスは第1のガスの一例である。 At time t1, thermal conduction gas is supplied to the thermal conduction gas region 76 between the holder 22 and the silicon substrate 10. The thermal conduction gas is, for example, helium gas. The helium gas contacts the back surface of the silicon substrate 10. The helium gas is an example of a first gas.
時刻t1において、ヘリウムガスの圧力は、第1の圧力P1に制御される。ヘリウムガスの圧力は、例えば、第1の主バルブ50を用いた流量制御により制御される。第1の主バルブ50の開度を調整することで、ヘリウムガスの圧力を第1の圧力P1に制御する。 At time t1, the pressure of the helium gas is controlled to a first pressure P1. The pressure of the helium gas is controlled, for example, by flow control using the first main valve 50. The pressure of the helium gas is controlled to the first pressure P1 by adjusting the opening of the first main valve 50.
第1の圧力P1は、例えば、133Pa(1Torr)以上13332Pa(100Torr)以下である。 The first pressure P1 is, for example, 133 Pa (1 Torr) or more and 13,332 Pa (100 Torr) or less.
また、時刻t1において、チャンバ20の内部に高周波電力が印加される。例えば、第1の高周波電源24を用いて、ホルダ22の支持部22aとシャワープレート32との間に第1の高周波電力が印加される。例えば、第2の高周波電源26を用いて、ホルダ22の支持部22aに第2の高周波電力が印加される。第1の高周波電力と第2の高周波電力との和を、総高周波電力と称する。 Furthermore, at time t1, high-frequency power is applied inside the chamber 20. For example, a first high-frequency power is applied between the support portion 22a of the holder 22 and the shower plate 32 using the first high-frequency power supply 24. For example, a second high-frequency power is applied to the support portion 22a of the holder 22 using the second high-frequency power supply 26. The sum of the first high-frequency power and the second high-frequency power is referred to as the total high-frequency power.
また、時刻t1において、チャンバ20の中に、エッチングガスが供給される。エッチングガスは、プロセスガス供給配管30からからシャワープレート32を通って、チャンバ20の中に、供給される。 Also, at time t1, etching gas is supplied into the chamber 20. The etching gas is supplied from the process gas supply pipe 30 through the shower plate 32 into the chamber 20.
エッチングガスは、例えば、炭素(C)及びフッ素(F)を含む。エッチングガスは、例えば、CxHyFz(xは1以上の整数、yは0以上の整数、zは1以上の整数)を含む。エッチングガスは、例えば、C4F6、C4F8、CH2F2を含む。 The etching gas includes, for example, carbon (C) and fluorine (F). The etching gas includes, for example, CxHyFz (x is an integer of 1 or more, y is an integer of 0 or more, and z is an integer of 1 or more ) . The etching gas includes, for example, C4F6 , C4F8 , and CH2F2 .
エッチングガスは、例えば、酸素ガスを含む。エッチングガスは、例えば、臭化水素ガス(HBr)を含む。 The etching gas may include, for example, oxygen gas. The etching gas may include, for example, hydrogen bromide gas (HBr).
また、時刻t1において、冷媒流路22axに、冷媒が供給される。冷媒は、例えば、フッ素系不活性液体である。冷媒流路22axに、冷媒が供給されることで、ホルダ22の支持部22a及び静電チャック22bの温度が低下する。ホルダ22の支持部22a及び静電チャック22bの温度は、例えば、-196℃以上60℃以下である。 Furthermore, at time t1, a coolant is supplied to the coolant flow path 22ax. The coolant is, for example, a fluorine-based inert liquid. By supplying the coolant to the coolant flow path 22ax, the temperature of the support portion 22a of the holder 22 and the electrostatic chuck 22b decreases. The temperature of the support portion 22a of the holder 22 and the electrostatic chuck 22b is, for example, -196°C or higher and 60°C or lower.
ヘリウムガスの圧力が、第1の圧力P1に制御された後に、反応性イオンエッチング法を用いて、積層体60をエッチングする第1のエッチング処理が行われる(図4(c))。時刻t1と時刻t2との間に、積層体60をエッチングする第1のエッチング処理が行われる。第1のエッチング処理の際、メモリホールMHは積層体60を貫通しない。 After the helium gas pressure is controlled to the first pressure P1, a first etching process is performed using reactive ion etching to etch the stack 60 (Figure 4(c)). Between time t1 and time t2, the first etching process to etch the stack 60 is performed. During the first etching process, the memory hole MH does not penetrate the stack 60.
第1のエッチング処理の際、シリコン基板10の温度は、例えば、-150℃以上60℃以下である。第1のエッチング処理の際、例えば、シリコン基板10の温度が-150℃以上60℃以下の第1の状態が実現されている。 During the first etching process, the temperature of the silicon substrate 10 is, for example, -150°C or higher and 60°C or lower. During the first etching process, a first state is achieved in which the temperature of the silicon substrate 10 is, for example, -150°C or higher and 60°C or lower.
第1のエッチング処理の際に、積層体60の上に反応生成物63が形成される。第1のエッチング処理の際に、メモリホールMHの底面及び側面に反応生成物63が形成される。第1のエッチング処理の際に形成される反応生成物63は、第1の反応生成物の一例である。 During the first etching process, reaction products 63 are formed on the stack 60. During the first etching process, reaction products 63 are formed on the bottom and side surfaces of the memory hole MH. The reaction products 63 formed during the first etching process are an example of first reaction products.
反応生成物63は、例えば、シリコン(Si)、窒素(N)、及びフッ素(F)を含む。反応生成物63は、例えば、ケイフッ化アンモニウムを含む。反応生成物63は、例えば、(NH4)2SiF6を含む。 The reaction product 63 includes, for example, silicon (Si), nitrogen (N), and fluorine ( F ). The reaction product 63 includes, for example, ammonium silicofluoride. The reaction product 63 includes, for example, ( NH4 ) 2SiF6 .
第1のエッチング処理の後に、時刻t2において、ヘリウムガスの圧力を、第2の圧力P2に制御する。第1のエッチング処理の後に、時刻t2において、ヘリウムガスの圧力を、第1の圧力P1から、第2の圧力P2に変更する。第2の圧力P2は、第1の圧力P1より低い。 After the first etching process, at time t2, the helium gas pressure is controlled to a second pressure P2. After the first etching process, at time t2, the helium gas pressure is changed from the first pressure P1 to a second pressure P2. The second pressure P2 is lower than the first pressure P1.
ヘリウムガスの圧力は、例えば、第1の主バルブ50を用いた流量制御により制御される。例えば、第1の主バルブ50を閉じることで、熱伝導ガス領域76へのヘリウムガスの流入を遮断する。例えば、第1の主バルブ50を閉じることで、第2の圧力P2は真空に近づく。 The pressure of the helium gas is controlled, for example, by flow rate control using the first main valve 50. For example, closing the first main valve 50 blocks the flow of helium gas into the thermal conduction gas region 76. For example, closing the first main valve 50 causes the second pressure P2 to approach vacuum.
第2の圧力P2は、例えば、0Pa以上13.3Pa(0.1Torr)以下である。第2の圧力P2は、例えば、第1の圧力P1の100分の1以下である。 The second pressure P2 is, for example, 0 Pa or more and 13.3 Pa (0.1 Torr) or less. The second pressure P2 is, for example, 1/100 or less of the first pressure P1.
ヘリウムガスの圧力を第2の圧力P2に制御した後に、積層体60の上の反応生成物63を除去する第1の反応生成物除去を行う(図4(d))。時刻t2と時刻t3との間に、積層体60の上の反応生成物63を除去する。第1の反応生成物除去によって、メモリホールMHの底面及び側面の反応生成物63を除去する。 After controlling the helium gas pressure to the second pressure P2, a first reaction product removal is performed to remove the reaction product 63 on the stack 60 (FIG. 4(d)). Between time t2 and time t3, the reaction product 63 on the stack 60 is removed. The first reaction product removal removes the reaction product 63 on the bottom and side surfaces of the memory hole MH.
第1の反応生成物除去の際、シリコン基板10の温度は、例えば、100℃以上300℃以下である。第1の反応生成物除去の際、例えば、シリコン基板10の温度が100℃以上300℃以下の第2の状態が実現されている。 When the first reaction product is removed, the temperature of the silicon substrate 10 is, for example, 100°C or higher and 300°C or lower. When the first reaction product is removed, a second state is achieved in which the temperature of the silicon substrate 10 is, for example, 100°C or higher and 300°C or lower.
時刻t2において、ヘリウムガスの圧力を、第1の圧力P1から、第2の圧力P2に制御した後に、シリコン基板10の温度が上昇し、シリコン基板10の温度が100℃以上の第2の状態が実現される。ヘリウムガスの圧力が低下することにより、ヘリウムガス中の熱の伝搬が抑制される。シリコン基板10からホルダ22へのヘリウムガスを経由した放熱が抑制され、シリコン基板10の温度が上昇する。 At time t2, after the helium gas pressure is controlled from the first pressure P1 to the second pressure P2, the temperature of the silicon substrate 10 rises, and a second state is achieved in which the temperature of the silicon substrate 10 is 100°C or higher. The reduction in the helium gas pressure suppresses the propagation of heat within the helium gas. Heat dissipation from the silicon substrate 10 to the holder 22 via the helium gas is suppressed, and the temperature of the silicon substrate 10 rises.
反応生成物63は、例えば、温度が高いほど分解反応が促進され、メモリホールMHからの除去が促進される。反応生成物63は、例えば、シリコン基板10の温度が100℃以上となることにより、分解反応が促進される。特に、反応生成物63が、ケイフッ化アンモニウムの場合、シリコン基板10の温度が100℃以上となることにより、分解反応が促進される。 For example, the higher the temperature, the more accelerated the decomposition reaction of the reaction product 63, facilitating its removal from the memory hole MH. For example, the decomposition reaction of the reaction product 63 is accelerated when the temperature of the silicon substrate 10 reaches 100°C or higher. In particular, when the reaction product 63 is ammonium fluorosilica, the decomposition reaction is accelerated when the temperature of the silicon substrate 10 reaches 100°C or higher.
なお、例えば、第1の反応生成物除去の際に、チャンバ20の中へのエッチングガスの供給は継続される。 Note that, for example, the supply of etching gas into chamber 20 continues during the removal of the first reaction product.
第1の反応生成物除去の後に、時刻t3において、ヘリウムガスの圧力を、第3の圧力P3に制御する。第1の反応生成物除去の後に、時刻t3において、ヘリウムガスの圧力を、第2の圧力P2から第3の圧力P3に変更する。第2の状態を実現した後に、ヘリウムガスの圧力を第3の圧力P3に制御する。 After the first reaction product is removed, at time t3, the pressure of the helium gas is controlled to a third pressure P3. After the first reaction product is removed, at time t3, the pressure of the helium gas is changed from the second pressure P2 to a third pressure P3. After the second state is achieved, the pressure of the helium gas is controlled to the third pressure P3.
第3の圧力P3は、第2の圧力P2より高い。ヘリウムガスの圧力は、例えば、第1の主バルブ50を用いた流量制御により制御される。例えば、第1の主バルブ50を開けることで、熱伝導ガス領域76へのヘリウムガスの流入を開始する。第1の主バルブ50の開度を調整することで、ヘリウムガスの圧力を第3の圧力P3に制御する。 The third pressure P3 is higher than the second pressure P2. The pressure of the helium gas is controlled, for example, by flow rate control using the first main valve 50. For example, opening the first main valve 50 starts the flow of helium gas into the thermal conduction gas region 76. The pressure of the helium gas is controlled to the third pressure P3 by adjusting the opening of the first main valve 50.
第3の圧力P3は、例えば、133Pa(1Torr)以上13332Pa(100Torr)以下である。第3の圧力P3は、例えば、第1の圧力P1と等しい。 The third pressure P3 is, for example, equal to or greater than 133 Pa (1 Torr) and equal to or less than 13,332 Pa (100 Torr). The third pressure P3 is, for example, equal to the first pressure P1.
ヘリウムガスの圧力が、第3の圧力P3に制御された後に、反応性イオンエッチング法を用いて、積層体60をエッチングする第2のエッチング処理が行われる(図5(a))。第2のエッチング処理の際に、チャンバ20の中へエッチングガスの供給は継続されている。 After the helium gas pressure is controlled to the third pressure P3, a second etching process is performed to etch the stack 60 using reactive ion etching (Figure 5(a)). During the second etching process, the supply of etching gas into the chamber 20 continues.
時刻t3と時刻t4との間に、積層体60をエッチングする第2のエッチング処理が行われる。第2のエッチング処理の際に、メモリホールMHの底面をエッチングする。第2のエッチング処理の際に、メモリホールMHが深くなる。第2のエッチング処理の際、メモリホールMHは積層体60を貫通しない。 Between time t3 and time t4, a second etching process is performed to etch the stack 60. During the second etching process, the bottom surface of the memory hole MH is etched. During the second etching process, the memory hole MH becomes deeper. During the second etching process, the memory hole MH does not penetrate the stack 60.
ヘリウムガスの圧力が、第2の圧力P2から第3の圧力P3に増加することにより、ヘリウムガス中の熱の伝搬が促進される。シリコン基板10からホルダ22へのヘリウムガスを経由した放熱が促進され、シリコン基板10の温度が低下する。 Increasing the pressure of the helium gas from the second pressure P2 to the third pressure P3 promotes the transfer of heat within the helium gas. This promotes heat dissipation from the silicon substrate 10 to the holder 22 via the helium gas, lowering the temperature of the silicon substrate 10.
第2のエッチング処理の際、シリコン基板10の温度は、例えば、-150℃以上60℃以下である。第2のエッチング処理の際、例えば、シリコン基板10の温度が-150℃以上60℃以下の第3の状態が実現されている。 During the second etching process, the temperature of the silicon substrate 10 is, for example, -150°C or higher and 60°C or lower. During the second etching process, a third state is achieved, in which the temperature of the silicon substrate 10 is, for example, -150°C or higher and 60°C or lower.
第2のエッチング処理の際に、積層体60の上に反応生成物63が形成される。第2のエッチング処理の際に、メモリホールMHの底面及び側面に反応生成物63が形成される。第2のエッチング処理の際に形成される反応生成物63は、第2の反応生成物の一例である。 During the second etching process, reaction products 63 are formed on the stack 60. During the second etching process, reaction products 63 are formed on the bottom and side surfaces of the memory hole MH. The reaction products 63 formed during the second etching process are an example of second reaction products.
第2のエッチング処理の後に、時刻t4において、ヘリウムガスの圧力を、第4の圧力P4に制御する。第2のエッチング処理の後に、時刻t4において、ヘリウムガスの圧力を、第3の圧力P3から、第4の圧力P4に変更する。第4の圧力P4は、第3の圧力P3より低い。第4の圧力P4は、例えば第2の圧力P2と等しい。 After the second etching process, at time t4, the helium gas pressure is controlled to fourth pressure P4. After the second etching process, at time t4, the helium gas pressure is changed from third pressure P3 to fourth pressure P4. Fourth pressure P4 is lower than third pressure P3. Fourth pressure P4 is equal to second pressure P2, for example.
第4の圧力P4は、例えば、0Pa以上13.3Pa(0.1Torr)以下である。第4の圧力P4は、例えば、第3の圧力P3の100分の1以下である。 The fourth pressure P4 is, for example, 0 Pa or more and 13.3 Pa (0.1 Torr) or less. The fourth pressure P4 is, for example, 1/100 or less of the third pressure P3.
ヘリウムガスの圧力を第4の圧力P4に制御した後に、積層体60の上の反応生成物63を除去する第2の反応生成物除去を行う(図5(b))。時刻t4と時刻t5との間に、積層体60の上の反応生成物63を除去する。第2の反応生成物除去によって、メモリホールMHの底面及び側面の反応生成物63を除去する。 After controlling the helium gas pressure to fourth pressure P4, a second reaction product removal is performed to remove the reaction product 63 on the stack 60 (FIG. 5(b)). Between time t4 and time t5, the reaction product 63 on the stack 60 is removed. The second reaction product removal removes the reaction product 63 on the bottom and side surfaces of the memory hole MH.
第2の反応生成物除去の際、シリコン基板10の温度は、例えば、100℃以上300℃以下である。第2の反応生成物除去の際、例えば、シリコン基板10の温度が100℃以上300℃以下の第4の状態が実現されている。 When the second reaction product is removed, the temperature of the silicon substrate 10 is, for example, 100°C or higher and 300°C or lower. When the second reaction product is removed, a fourth state is realized in which the temperature of the silicon substrate 10 is, for example, 100°C or higher and 300°C or lower.
時刻t4において、ヘリウムガスの圧力を、第3の圧力P3から、第4の圧力P4に変化させた後に、シリコン基板10の温度が上昇し、シリコン基板10の温度が100℃以上300℃以下の第4の状態が実現される。 At time t4, the pressure of the helium gas is changed from the third pressure P3 to the fourth pressure P4, and the temperature of the silicon substrate 10 rises, achieving a fourth state in which the temperature of the silicon substrate 10 is between 100°C and 300°C.
なお、例えば、第2の反応生成物除去の際に、チャンバ20の中へのエッチングガスの供給は継続される。 Note that, for example, the supply of etching gas into chamber 20 continues during the removal of the second reaction product.
第2の反応生成物除去の後に、時刻t5において、ヘリウムガスの圧力を、第5の圧力P5に制御する。第2の反応生成物除去の後に、時刻t5において、ヘリウムガスの圧力を、第4の圧力P4から第5の圧力P5に変更する。第4の状態を実現した後に、ヘリウムガスの圧力を第5の圧力P5に制御する。 After the second reaction product is removed, at time t5, the pressure of the helium gas is controlled to fifth pressure P5. After the second reaction product is removed, at time t5, the pressure of the helium gas is changed from fourth pressure P4 to fifth pressure P5. After the fourth state is achieved, the pressure of the helium gas is controlled to fifth pressure P5.
第5の圧力P5は、第4の圧力P4より高い。第5の圧力P5は、例えば、133Pa(1Torr)以上13332Pa(100Torr)以下である。第5の圧力P5は、例えば、第1の圧力P1及び第3の圧力P3と等しい。 The fifth pressure P5 is higher than the fourth pressure P4. The fifth pressure P5 is, for example, equal to or greater than 133 Pa (1 Torr) and equal to or less than 13,332 Pa (100 Torr). The fifth pressure P5 is, for example, equal to the first pressure P1 and the third pressure P3.
ヘリウムガスの圧力が、第5の圧力P5に制御された後に、反応性イオンエッチング法を用いて、積層体60をエッチングする第3のエッチング処理が行われる(図5(c))。第5のエッチングの際に、チャンバ20の中へエッチングガスの供給は継続されている。 After the helium gas pressure is controlled to a fifth pressure P5, a third etching process is performed to etch the stack 60 using reactive ion etching (Figure 5(c)). During the fifth etching process, the supply of etching gas into the chamber 20 continues.
時刻t5と時刻t6との間に、積層体60をエッチングする第3のエッチング処理が行われる。第3のエッチング処理の際に、メモリホールMHの底面をエッチングする。第3のエッチング処理の際に、メモリホールMHが深くなる。第3のエッチング処理の際に、メモリホールMHは積層体60を貫通し、シリコン基板10に達する。積層体60を貫通したメモリホールMHのアスペクト比は、例えば、30以上である。 Between time t5 and time t6, a third etching process is performed to etch the stack 60. During the third etching process, the bottom surface of the memory hole MH is etched. During the third etching process, the memory hole MH becomes deeper. During the third etching process, the memory hole MH penetrates the stack 60 and reaches the silicon substrate 10. The aspect ratio of the memory hole MH that penetrates the stack 60 is, for example, 30 or more.
ヘリウムガスの圧力が、第4の圧力P4から第5の圧力P5に増加することにより、シリコン基板10の温度が低下する。 As the pressure of the helium gas increases from the fourth pressure P4 to the fifth pressure P5, the temperature of the silicon substrate 10 decreases.
第3のエッチング処理の際、シリコン基板10の温度は、例えば、-150℃以上60℃以下である。第3のエッチング処理の際、例えば、シリコン基板10の温度が-150℃以上60℃以下の第5の状態が実現されている。 During the third etching process, the temperature of the silicon substrate 10 is, for example, -150°C or higher and 60°C or lower. During the third etching process, a fifth state is achieved, in which the temperature of the silicon substrate 10 is, for example, -150°C or higher and 60°C or lower.
第3のエッチング処理の際に、積層体60の上に反応生成物63が形成される。第3のエッチング処理の際に、メモリホールMHの底面及び側面に反応生成物63が形成される。 During the third etching process, reaction products 63 are formed on the stack 60. During the third etching process, reaction products 63 are formed on the bottom and side surfaces of the memory hole MH.
第3のエッチング処理の後に、時刻t6において、ヘリウムガスの圧力を、第6の圧力P6に制御する。第3のエッチング処理の後に、時刻t6において、ヘリウムガスの圧力を、第5の圧力P5から、第6の圧力P6に変更する。第6の圧力P6は、第5の圧力P5より低い。第6の圧力P6は、例えば第2の圧力P2及び第4の圧力P4と等しい。 After the third etching process, at time t6, the pressure of the helium gas is controlled to a sixth pressure P6. After the third etching process, at time t6, the pressure of the helium gas is changed from the fifth pressure P5 to the sixth pressure P6. The sixth pressure P6 is lower than the fifth pressure P5. The sixth pressure P6 is equal to, for example, the second pressure P2 and the fourth pressure P4.
第6の圧力P6は、例えば、0Pa以上13.3Pa(0.1Torr)以下である。第6の圧力P6は、例えば、第5の圧力P5の100分の1以下である。 The sixth pressure P6 is, for example, 0 Pa or more and 13.3 Pa (0.1 Torr) or less. The sixth pressure P6 is, for example, 1/100 or less of the fifth pressure P5.
ヘリウムガスの圧力を第6の圧力P6に制御した後に、積層体60の上の反応生成物63を除去する第3の反応生成物除去を行う(図5(d))。時刻t6以降に、積層体60の上の反応生成物63を除去する。第3の反応生成物除去によって、メモリホールMHの底面及び側面の反応生成物63を除去する。 After controlling the helium gas pressure to a sixth pressure P6, a third reaction product removal is performed to remove the reaction product 63 on the stack 60 (FIG. 5(d)). After time t6, the reaction product 63 on the stack 60 is removed. The third reaction product removal removes the reaction product 63 on the bottom and side surfaces of the memory hole MH.
第3の反応生成物除去の際、シリコン基板10の温度は、例えば、100℃以上300℃以下である。第3の反応生成物除去の際、例えば、シリコン基板10の温度が100℃以上300℃以下の第6の状態が実現されている。 When the third reaction product is removed, the temperature of the silicon substrate 10 is, for example, 100°C or higher and 300°C or lower. When the third reaction product is removed, a sixth state is realized in which the temperature of the silicon substrate 10 is, for example, 100°C or higher and 300°C or lower.
時刻t6において、ヘリウムガスの圧力を、第5の圧力P5から、第6の圧力P6に変化させた後に、シリコン基板10の温度が上昇し、シリコン基板10の温度が100℃以上の第6の状態が実現される。 At time t6, the pressure of the helium gas is changed from fifth pressure P5 to sixth pressure P6, and the temperature of the silicon substrate 10 rises, achieving a sixth state in which the temperature of the silicon substrate 10 is 100°C or higher.
なお、例えば、第3の反応生成物除去の際に、チャンバ20の中へのエッチングガスの供給は継続される。 Note that, for example, the supply of etching gas into chamber 20 continues during the removal of the third reaction product.
第3の反応生成物除去の後に、時刻t7において、チャンバ20の内部への高周波電力の印加を停止する。また、時刻t7において、チャンバ20の中への、エッチングガスの供給が遮断される。 After the third reaction product is removed, at time t7, the application of high-frequency power to the interior of chamber 20 is stopped. Also at time t7, the supply of etching gas into chamber 20 is cut off.
時刻t7に、メモリホールMHのエッチングが終了する。 At time t7, etching of memory hole MH is completed.
なお、第3の反応生成物除去の後、ヘリウムガスの圧力を、第6の圧力P6より高い圧力に上げて、シリコン基板10の温度を低くした状態でメモリホールMHのエッチングを終了させても構わない。 After removing the third reaction product, the pressure of the helium gas may be increased to a pressure higher than the sixth pressure P6, and the etching of the memory hole MH may be completed with the temperature of the silicon substrate 10 kept low.
図3に示すように、メモリホールMHのエッチングの際に、ヘリウムガスの圧力を第1の圧力P1に制御している時間はtd1である。メモリホールMHのエッチングの際に、ヘリウムガスの圧力を第2の圧力P2に制御している時間はtd2である。メモリホールMHのエッチングの際に、ヘリウムガスの圧力を第3の圧力P3に制御している時間はtd3である。メモリホールMHのエッチングの際に、ヘリウムガスの圧力を第4の圧力P4に制御している時間はtd4である。メモリホールMHのエッチングの際に、ヘリウムガスの圧力を第5の圧力P5に制御している時間はtd5である。 As shown in FIG. 3, the time during which the helium gas pressure is controlled to the first pressure P1 when etching the memory hole MH is td1. The time during which the helium gas pressure is controlled to the second pressure P2 when etching the memory hole MH is td2. The time during which the helium gas pressure is controlled to the third pressure P3 when etching the memory hole MH is td3. The time during which the helium gas pressure is controlled to the fourth pressure P4 when etching the memory hole MH is td4. The time during which the helium gas pressure is controlled to the fifth pressure P5 when etching the memory hole MH is td5.
例えば、時間td1、時間td3、及び時間td5は等しい。また、例えば、時間td2、及び時間td4は等しい。 For example, time td1, time td3, and time td5 are equal. Also, for example, time td2 and time td4 are equal.
また、例えば、時間td1と時間td2は等しい。また、例えば、時間td3と時間td4は等しい。 Also, for example, time td1 and time td2 are equal. Also, for example, time td3 and time td4 are equal.
また、例えば、時間td2は時間td1よりも短い。また、例えば、時間td4は時間td3よりも短い。 Also, for example, time td2 is shorter than time td1. Also, for example, time td4 is shorter than time td3.
また、例えば、時間td2は時間td1よりも長い。また、例えば、時間td4は時間td3よりも長い。 Also, for example, time td2 is longer than time td1. Also, for example, time td4 is longer than time td3.
ヘリウムガスの圧力を第2の圧力P2に制御している時間をtd2(sec)、第1のエッチング処理の際のホルダ22の温度をT(℃)、シリコン基板10の面積とチャンバ20の内壁面積との和に対するシリコン基板10の表面積の比率をk、へリウムガスの圧力を第2の圧力P2に制御している間にチャンバ20の内部に印加される高周波電力をPw(W)、シリコン基板10の質量をm(kg)、シリコン基板10の比熱容量をc(J/(kg・℃))とした場合に、例えば、下記不等式(1)が成立する。
td2≧(100-T)/{(k×Pw)/(m×c)}・・・(1)
When the time during which the pressure of the helium gas is controlled to the second pressure P2 is td2 (sec), the temperature of the holder 22 during the first etching process is T (°C), the ratio of the surface area of the silicon substrate 10 to the sum of the area of the silicon substrate 10 and the area of the inner wall of the chamber 20 is k, the high-frequency power applied to the inside of the chamber 20 while the pressure of the helium gas is controlled to the second pressure P2 is Pw (W), the mass of the silicon substrate 10 is m (kg), and the specific heat capacity of the silicon substrate 10 is c (J/(kg·°C)), for example, the following inequality (1) is established.
td2≧(100-T)/{(k×Pw)/(m×c)}...(1)
なお、ホルダ22の温度Tは、静電チャック22bの設定温度である。メモリホールMHのエッチングの間、静電チャック22bの設定温度は一定の温度に維持される。静電チャック22bの温度は、例えば、図2に図示しない温度計で測定される。 The temperature T of the holder 22 is the set temperature of the electrostatic chuck 22b. During etching of the memory hole MH, the set temperature of the electrostatic chuck 22b is maintained at a constant temperature. The temperature of the electrostatic chuck 22b is measured, for example, by a thermometer not shown in FIG. 2.
また、比率kは、下記式で表される。
k=シリコン基板の表面積/(シリコン基板の表面積+チャンバの内壁面積)
The ratio k is expressed by the following formula.
k = surface area of silicon substrate / (surface area of silicon substrate + inner wall area of chamber)
また、高周波電力Pwは、第1の高周波電力と第2の高周波電力との和である総高周波電力である。 Furthermore, the high-frequency power Pw is the total high-frequency power, which is the sum of the first high-frequency power and the second high-frequency power.
同様に、へリウムガスの圧力を第4の圧力P4に制御している時間td4について、例えば、下記不等式(2)が成立する。
td4≧(100-T)/{(k×Pw)/(m×c)}・・・(2)
Similarly, for the time td4 during which the pressure of the helium gas is controlled to the fourth pressure P4, for example, the following inequality (2) holds.
td4≧(100-T)/{(k×Pw)/(m×c)}...(2)
メモリホールMHのエッチングが終了した後に、RIE装置のチャンバ20からシリコン基板10を搬出する。 After etching of the memory holes MH is completed, the silicon substrate 10 is removed from the chamber 20 of the RIE apparatus.
次に、炭素層62を除去する(図6(a))。炭素層62は、例えば、酸素プラズマを用いたアッシング処理により行う。 Next, the carbon layer 62 is removed (Figure 6(a)). The carbon layer 62 is removed, for example, by ashing using oxygen plasma.
次に、メモリホールMHの中に、積層絶縁層66を形成する(図6(b))。積層絶縁層66は、例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、及び酸化アルミニウム膜の積層構造を有する。積層絶縁層66は、最終的にゲート絶縁層13となる。 Next, a laminated insulating layer 66 is formed in the memory hole MH (FIG. 6(b)). The laminated insulating layer 66 has a laminated structure of, for example, a silicon oxide film, a silicon nitride film, and an aluminum oxide film. The laminated insulating layer 66 will eventually become the gate insulating layer 13.
次に、メモリホールMHの中に、多結晶シリコン層68を形成する(図6(c))。多結晶シリコン層68は、最終的にチャネル層11となる。 Next, a polycrystalline silicon layer 68 is formed in the memory hole MH (Figure 6(c)). The polycrystalline silicon layer 68 will eventually become the channel layer 11.
次に、窒化シリコン膜60bを選択的に除去する(図7(a))。 Next, the silicon nitride film 60b is selectively removed (Figure 7(a)).
次に、窒化シリコン膜60bを除去した領域に第1のタングステン層70を形成する(図7(b))。第1のタングステン層70は、最終的にワード線WLとなる。 Next, a first tungsten layer 70 is formed in the area where the silicon nitride film 60b has been removed (Figure 7(b)). The first tungsten layer 70 will eventually become the word line WL.
次に、多結晶シリコン層68の上に第2のタングステン層69を形成する(図7(c))。第2のタングステン層69は、最終的にビット線BLとなる。 Next, a second tungsten layer 69 is formed on the polycrystalline silicon layer 68 (Figure 7(c)). The second tungsten layer 69 will eventually become the bit line BL.
以上の製造方法により、図1に示す不揮発性メモリ100が製造される。 The non-volatile memory 100 shown in Figure 1 is manufactured using the above manufacturing method.
次に、第1の実施形態の半導体装置の製造方法の作用及び効果について説明する。 Next, we will explain the functions and effects of the semiconductor device manufacturing method of the first embodiment.
メモリセルが3次元的に配置された不揮発性メモリ100では、メモリを大容量化するために、例えば、メモリホールの穴径を縮小し、ワード線WLの積層数を増加させる。メモリホールの穴径を縮小し、ワード線WLの積層数を増加させると、高いアスペクト比(メモリホールの深さ/メモリホールの穴径)のメモリホールの形成が必要となる。 In a nonvolatile memory 100 in which memory cells are arranged three-dimensionally, in order to increase the memory capacity, for example, the diameter of the memory holes is reduced and the number of stacked word lines WL is increased. Reducing the diameter of the memory holes and increasing the number of stacked word lines WL requires the formation of memory holes with a high aspect ratio (depth of memory hole/diameter of memory hole).
メモリホールのアスペクト比が高くなると、メモリホールの形状が所望の形状に加工できなくなるという問題が生じる。言い換えれば、メモリホールの形状の加工精度が低下するという問題がある。 When the aspect ratio of the memory hole becomes high, the problem arises that the memory hole cannot be processed into the desired shape. In other words, there is a problem that the processing accuracy of the memory hole shape decreases.
例えば、メモリホールの深さ方向に対して垂直な断面の形状が、所望の形状からゆがむ場合がある。また、例えば、メモリホールの深さ方向のエッチングが垂直に進行せず、メモリホールの深さ方向の形状が、曲がった形状になる場合がある。 For example, the cross-sectional shape perpendicular to the depth direction of the memory hole may be distorted from the desired shape. Furthermore, for example, etching in the depth direction of the memory hole may not proceed vertically, resulting in a curved shape in the depth direction of the memory hole.
上述のような、メモリホールの形状の加工精度の低下の原因の一つは、エッチングの際に、メモリホールの底面及び側面に形成される反応生成物であることが考えられる。すなわち、メモリホールの底面及び側面に形成された反応生成物が、エッチングを阻害するため、メモリホールの形状の加工精度が低下すると考えられる。 One of the causes of the aforementioned decrease in processing accuracy of the memory hole shape is thought to be the reaction products that form on the bottom and side surfaces of the memory hole during etching. In other words, the reaction products that form on the bottom and side surfaces of the memory hole inhibit etching, which is thought to decrease the processing accuracy of the memory hole shape.
例えば、メモリホールのエッチング速度は、被加工層を有する基板の温度が低いほど速くなる。メモリホールのエッチングのスループットを向上させる観点から、被加工層を有する基板の温度を低くすることが望ましい。メモリホールのエッチングのスループットを向上させる観点から、被加工層を有する基板の温度は、60℃以下であることが好ましく、20℃以下であることがより好ましく、0℃以下であることが更に好ましい。 For example, the etching rate of memory holes increases as the temperature of the substrate having the layer to be processed decreases. From the viewpoint of improving the throughput of etching memory holes, it is desirable to lower the temperature of the substrate having the layer to be processed. From the viewpoint of improving the throughput of etching memory holes, the temperature of the substrate having the layer to be processed is preferably 60°C or less, more preferably 20°C or less, and even more preferably 0°C or less.
一方、メモリホールのエッチングの際に形成される反応生成物の分解温度が高い場合、基板の温度が下がることにより反応生成物が分解されにくくなる。したがって、基板の温度が下がることにより、エッチングが反応生成物により更に阻害されるおそれがある。エッチングが更に阻害されることで、メモリホールの形状の加工精度が更に低下するおそれがある。 On the other hand, if the decomposition temperature of the reaction products formed during etching of the memory hole is high, the reaction products will be less likely to decompose as the substrate temperature drops. Therefore, as the substrate temperature drops, etching may be further hindered by the reaction products. This further hindering of etching may further reduce the processing accuracy of the memory hole shape.
第1の実施形態の半導体装置の製造方法では、メモリホールMHを形成する際に、被加工層である積層体60を有するシリコン基板10の温度を変化させる。すなわち、シリコン基板10の低温状態と、シリコン基板10の高温状態を交互に繰り返す。 In the semiconductor device manufacturing method of the first embodiment, when forming the memory hole MH, the temperature of the silicon substrate 10 having the stacked body 60, which is the layer to be processed, is changed. In other words, a low temperature state of the silicon substrate 10 and a high temperature state of the silicon substrate 10 are alternately repeated.
上記第1の状態、第3の状態、及び第5の状態が低温状態に該当する。また、上記第2の状態、第4の状態、及び第6の状態が高温状態に該当する。 The first, third, and fifth states correspond to low-temperature states. The second, fourth, and sixth states correspond to high-temperature states.
シリコン基板10が低温状態にある時には、メモリホールMHのエッチング速度が高くなり、積層体60のエッチングが主に進行する。一方、シリコン基板10が高温状態にある時には、メモリホールMHの底面及び側面に形成された反応生成物63の分解反応が促進され、反応生成物63の分解が主に進行する。 When the silicon substrate 10 is in a low temperature state, the etching rate of the memory hole MH increases, and etching of the stack 60 mainly progresses. On the other hand, when the silicon substrate 10 is in a high temperature state, the decomposition reaction of the reaction product 63 formed on the bottom and side surfaces of the memory hole MH is accelerated, and decomposition of the reaction product 63 mainly progresses.
シリコン基板10が高温状態から低温状態に移行した際には、反応生成物63が除去されているため、反応生成物63によるエッチングの阻害が生じにくい。したがって、メモリホールの形状の加工精度が向上する。 When the silicon substrate 10 transitions from a high-temperature state to a low-temperature state, the reaction products 63 are removed, making it less likely that etching will be hindered by the reaction products 63. This improves the processing accuracy of the memory hole shape.
第1の実施形態の半導体装置の製造方法では、シリコン基板10の低温状態と、シリコン基板10の高温状態を交互に繰り返しながらメモリホールMHを形成することで、メモリホールの形状の加工精度が向上する。また、メモリホールMHのエッチングのスループットが向上する。 In the semiconductor device manufacturing method of the first embodiment, the memory holes MH are formed by alternately exposing the silicon substrate 10 to low temperatures and high temperatures, thereby improving the processing accuracy of the memory hole shape. Furthermore, the throughput of etching the memory holes MH is improved.
第1の実施形態の半導体装置の製造方法では、シリコン基板10の高温状態と低温状態の移行を、熱伝導ガスの圧力を変化させることにより行う。熱伝導ガスは、例えば、ヘリウムガスである。 In the semiconductor device manufacturing method of the first embodiment, the silicon substrate 10 is transitioned between a high-temperature state and a low-temperature state by changing the pressure of the thermally conductive gas. The thermally conductive gas is, for example, helium gas.
熱伝導ガスの圧力を変化させることにより、シリコン基板10とホルダ22との間の熱の伝搬を変化させる。熱伝導ガスの圧力が高くなると熱の伝搬が加速され、熱伝導ガスの圧力が低くなると熱の伝搬が抑制される。例えば、熱伝導ガスの圧力を低下させることで、シリコン基板10を低温状態から高温状態に移行できる。また、例えば、熱伝導ガスの圧力を増加させることで、シリコン基板10を高温状態から低温状態に移行できる。 By changing the pressure of the thermal conduction gas, the heat transfer between the silicon substrate 10 and the holder 22 is changed. Increasing the pressure of the thermal conduction gas accelerates the heat transfer, while decreasing the pressure of the thermal conduction gas suppresses the heat transfer. For example, by decreasing the pressure of the thermal conduction gas, the silicon substrate 10 can be transitioned from a low-temperature state to a high-temperature state. Also, by increasing the pressure of the thermal conduction gas, the silicon substrate 10 can be transitioned from a high-temperature state to a low-temperature state.
第1の実施形態の半導体装置の製造方法では、シリコン基板10を冷却するために用いられる熱伝導ガスの圧力の変化のみで、シリコン基板10の温度を変化させる。したがって、RIE装置にシリコン基板10の温度を変化させるための新たな構造を追加することが不要である。よって、メモリホールの形状の加工精度を容易に向上させることができる。 In the semiconductor device manufacturing method of the first embodiment, the temperature of the silicon substrate 10 is changed simply by changing the pressure of the thermally conductive gas used to cool the silicon substrate 10. Therefore, it is not necessary to add a new structure to the RIE apparatus to change the temperature of the silicon substrate 10. This makes it easy to improve the processing accuracy of the memory hole shape.
シリコン基板10の表面は、積層体60のエッチング中は高周波電力の印加により形成された高エネルギーのプラズマ中に晒される。シリコン基板10の温度は、高エネルギーのプラズマからの入熱により上昇する。一方、シリコン基板10の温度は、冷媒の供給により冷却されたホルダ22に向けた出熱により低下する。シリコン基板10の温度は、プラズマからの入熱とホルダ22に向けた出熱のバランスにより定まる。 During etching of the laminate 60, the surface of the silicon substrate 10 is exposed to high-energy plasma formed by the application of high-frequency power. The temperature of the silicon substrate 10 rises due to heat input from the high-energy plasma. Meanwhile, the temperature of the silicon substrate 10 decreases due to heat output toward the holder 22, which is cooled by the supply of a coolant. The temperature of the silicon substrate 10 is determined by the balance between the heat input from the plasma and the heat output toward the holder 22.
ヘリウムガスの圧力を低圧力に制御している時間をtd(sec)、へリウムガスの圧力を低圧力に制御し始める前のホルダ22の温度をT(℃)、シリコン基板10の表面積のシリコン基板10の表面積とチャンバ20の内壁面積との和に対する比率をk、へリウムガスの圧力を低圧力に制御している間にチャンバ20の内部に印加される高周波電力をPw(W)、シリコン基板10の質量をm(kg)、シリコン基板10の比熱容量をc(J/(kg・℃))とした場合に、下記不等式(3)が成立することが好ましい。
td≧(100-T)/{(k×Pw)/(m×c)}・・・(3)
When the time during which the pressure of the helium gas is controlled to a low pressure is td (sec), the temperature of the holder 22 before the helium gas pressure starts to be controlled to a low pressure is T (°C), the ratio of the surface area of the silicon substrate 10 to the sum of the surface area of the silicon substrate 10 and the inner wall area of the chamber 20 is k, the high-frequency power applied to the inside of the chamber 20 while the pressure of the helium gas is controlled to a low pressure is Pw (W), the mass of the silicon substrate 10 is m (kg), and the specific heat capacity of the silicon substrate 10 is c (J/(kg°C)), it is preferable that the following inequality (3) is established.
td≧(100-T)/{(k×Pw)/(m×c)}...(3)
なお、ホルダ22の温度Tは、静電チャック22bの設定温度である。メモリホールMHのエッチングの間、静電チャック22bの設定温度は一定の温度に維持される。静電チャック22bの温度は、例えば、図2に図示しない温度計で測定される。また、ホルダ22の温度Tは、例えば、高圧力から低圧力に制御を切り替えた時に、温度計で計測される静電チャック22bの温度であっても良い。 The temperature T of the holder 22 is the set temperature of the electrostatic chuck 22b. The set temperature of the electrostatic chuck 22b is maintained at a constant temperature during etching of the memory hole MH. The temperature of the electrostatic chuck 22b is measured, for example, by a thermometer not shown in FIG. 2. The temperature T of the holder 22 may also be the temperature of the electrostatic chuck 22b measured by the thermometer when control is switched from high pressure to low pressure, for example.
また、比率kは、下記式で表される。
k=シリコン基板の表面積/(シリコン基板の表面積+チャンバの内壁面積)
The ratio k is expressed by the following formula.
k = surface area of silicon substrate / (surface area of silicon substrate + inner wall area of chamber)
また、高周波電力Pwは、第1の高周波電力と第2の高周波電力との和である総高周波電力である。 Furthermore, the high-frequency power Pw is the total high-frequency power, which is the sum of the first high-frequency power and the second high-frequency power.
時間tdが上記不等式(3)を充足することにより、時間tdの間に、シリコン基板10の温度を100℃以上に上昇させることが可能となる。シリコン基板10の温度を100℃以上にすることで、反応生成物63の分解が促進される。 When the time td satisfies the above inequality (3), it becomes possible to raise the temperature of the silicon substrate 10 to 100°C or higher during the time td. Raising the temperature of the silicon substrate 10 to 100°C or higher promotes the decomposition of the reaction product 63.
したがって、へリウムガスの圧力を第2の圧力P2に制御している時間td2について、下記不等式(1)が成立することが好ましい。
td2≧(100-T)/{(k×Pw)/(m×c)}・・・(1)
Therefore, it is preferable that the following inequality (1) be satisfied for the time td2 during which the pressure of the helium gas is controlled to the second pressure P2.
td2≧(100-T)/{(k×Pw)/(m×c)}...(1)
同様に、へリウムガスの圧力を第4の圧力P4に制御している時間td4について、下記不等式(2)が成立することが好ましい。
td4≧(100-T)/{(k×Pw)/(m×c)}・・・(2)
Similarly, for the time td4 during which the pressure of the helium gas is controlled to the fourth pressure P4, it is preferable that the following inequality (2) be established.
td4≧(100-T)/{(k×Pw)/(m×c)}...(2)
シリコン基板10の反応生成物63の分解反応を促進する観点から、シリコン基板10の温度は高いことが好ましい。したがって、へリウムガスの圧力を低圧力に制御している時間は長いことが好ましい。よって、へリウムガスの圧力を第2の圧力P2に制御している時間td2は、10秒より長いことが好ましく15秒より長いことがより好ましい。また、へリウムガスの圧力を第4の圧力P4に制御している時間td4は、10秒より長いことが好ましく15秒より長いことがより好ましい。 From the viewpoint of promoting the decomposition reaction of the reaction product 63 on the silicon substrate 10, it is preferable that the temperature of the silicon substrate 10 is high. Therefore, it is preferable that the time during which the helium gas pressure is controlled to a low pressure is long. Therefore, the time td2 during which the helium gas pressure is controlled to the second pressure P2 is preferably longer than 10 seconds, and more preferably longer than 15 seconds. Furthermore, the time td4 during which the helium gas pressure is controlled to the fourth pressure P4 is preferably longer than 10 seconds, and more preferably longer than 15 seconds.
メモリホールのエッチングのスループットを向上させる観点から、主に反応物生成除去が進行する高温状態の時間は、主にエッチングが進行する低温状態の時間より短いことが好ましい。したがって、へリウムガスの圧力を低圧力に制御している時間は、へリウムガスの圧力を高圧力にしている時間よりも短いことが好ましい。よって、時間td2は、時間td1、時間td3、及び時間td5よりも短いことが好ましい。時間td4は、時間td1、時間td3、及び時間td5よりも短いことが好ましい。時間td6は、時間td1、時間td3、及び時間td5よりも短いことが好ましい。 From the perspective of improving the throughput of memory hole etching, it is preferable that the time during the high-temperature state, during which reaction product generation and removal primarily progress, is shorter than the time during the low-temperature state, during which etching primarily progresses. Therefore, it is preferable that the time during which the helium gas pressure is controlled to low pressure is shorter than the time during which the helium gas pressure is controlled to high pressure. Therefore, it is preferable that time td2 is shorter than times td1, td3, and td5. It is preferable that time td4 is shorter than times td1, td3, and td5. It is preferable that time td6 is shorter than times td1, td3, and td5.
シリコン基板10の温度変化率を大きくする観点から、熱伝導ガスは熱伝導率の高いヘリウムガス又は水素ガスであることが好ましい。 From the perspective of increasing the rate of temperature change of the silicon substrate 10, it is preferable that the thermally conductive gas be helium gas or hydrogen gas, which have high thermal conductivity.
(変形例)
第1の実施形態の半導体装置の製造方法の変形例は、基板の温度を測定し、測定された基板の温度に基づき、第1のガスの圧力を第3の圧力に制御する点で、第1の実施形態の半導体装置の製造方法と異なる。
(Modification)
The modified example of the method for manufacturing a semiconductor device of the first embodiment differs from the method for manufacturing a semiconductor device of the first embodiment in that the temperature of the substrate is measured and the pressure of the first gas is controlled to a third pressure based on the measured temperature of the substrate.
変形例の半導体装置の製造方法では、メモリホールMHのエッチングに用いられるRIE装置は、図2に図示しない、シリコン基板10の温度を測定する温度計を備える。温度計は、シリコン基板10の温度を直接的又は間接的に測定する。 In the modified semiconductor device manufacturing method, the RIE apparatus used to etch the memory holes MH is equipped with a thermometer (not shown in FIG. 2) that measures the temperature of the silicon substrate 10. The thermometer measures the temperature of the silicon substrate 10 directly or indirectly.
温度計は、例えば、シリコン基板10の温度を直接測定する蛍光体を用いた温度計、又は熱電対である。温度計は、例えば、外周リング22cの温度を直接測定する蛍光体を用いた温度計、又は熱電対である。外周リング22cの温度から、シリコン基板10の温度を間接的に導き出すことが可能である。 The thermometer is, for example, a thermometer using a phosphor that directly measures the temperature of the silicon substrate 10, or a thermocouple. The thermometer is, for example, a thermometer using a phosphor that directly measures the temperature of the outer ring 22c, or a thermocouple. The temperature of the silicon substrate 10 can be indirectly derived from the temperature of the outer ring 22c.
変形例の半導体装置の製造方法では、温度計によって測定された基板の温度に基づき、ヘリウムガスの圧力を制御する。ヘリウムガスの圧力の、シリコン基板10の温度に基づく制御は、例えば、制御回路54を用いて行われる。 In the modified semiconductor device manufacturing method, the helium gas pressure is controlled based on the substrate temperature measured by a thermometer. Control of the helium gas pressure based on the temperature of the silicon substrate 10 is performed, for example, using a control circuit 54.
例えば、ヘリウムガスの圧力を第2の圧力P2に制御している状態で、シリコン基板10の温度を測定する。例えば、シリコン基板10の温度が、所定の温度に達した時点で、ヘリウムガスの圧力を第2の圧力P2から第2の圧力P2よりも高い第3の圧力P3に切り替える。所定の温度は、例えば、120℃である。シリコン基板10の温度に基づき、ヘリウムガスの圧力を第3の圧力P3に制御する。 For example, the temperature of the silicon substrate 10 is measured while the helium gas pressure is controlled to the second pressure P2. For example, when the temperature of the silicon substrate 10 reaches a predetermined temperature, the helium gas pressure is switched from the second pressure P2 to a third pressure P3 that is higher than the second pressure P2. The predetermined temperature is, for example, 120°C. The helium gas pressure is controlled to the third pressure P3 based on the temperature of the silicon substrate 10.
シリコン基板10の温度に基づき、ヘリウムガスの圧力を第2の圧力P2から第3の圧力P3に切り替えることで、例えば、シリコン基板10の温度が高くなりすぎることを確実に抑制できる。 By switching the helium gas pressure from the second pressure P2 to the third pressure P3 based on the temperature of the silicon substrate 10, it is possible to reliably prevent the temperature of the silicon substrate 10 from becoming too high, for example.
また、例えば、ヘリウムガスの圧力を第3の圧力P3に制御している状態で、シリコン基板10の温度を測定する。例えば、シリコン基板10の温度が、所定の温度にまで低下した後、所定の時間経過後に、ヘリウムガスの圧力を第3の圧力P3から第3の圧力P3よりも低い第4の圧力P4に切り替える。所定の温度は、例えば、20℃である。所定の時間は、例えば、10秒である。シリコン基板10の温度に基づき、ヘリウムガスの圧力を第4の圧力P4に制御する。 Furthermore, for example, the temperature of the silicon substrate 10 is measured while the helium gas pressure is controlled to the third pressure P3. For example, after the temperature of the silicon substrate 10 has dropped to a predetermined temperature, and a predetermined time has elapsed, the helium gas pressure is switched from the third pressure P3 to a fourth pressure P4 that is lower than the third pressure P3. The predetermined temperature is, for example, 20°C. The predetermined time is, for example, 10 seconds. The helium gas pressure is controlled to the fourth pressure P4 based on the temperature of the silicon substrate 10.
シリコン基板10の温度に基づき、ヘリウムガスの圧力を第3の圧力P3から第4の圧力P4に切り替えることで、例えば、積層体60のエッチング量を精度よく制御できる。 By switching the helium gas pressure from the third pressure P3 to the fourth pressure P4 based on the temperature of the silicon substrate 10, it is possible to precisely control, for example, the amount of etching of the stack 60.
以上、第1の実施形態の半導体装置の製造方法及びその変形例によれば、被加工層をドライエッチングで加工する際に、高い精度で加工することが可能となる。 As described above, the semiconductor device manufacturing method of the first embodiment and its variations enable highly accurate processing when processing a processing layer by dry etching.
(第2の実施形態)
第2の実施形態の半導体装置の製造方法は、第1のガスの圧力の変更の制御と、チャンバの内部に印加される高周波電力の変更の制御とを同期させる点で、第1の実施形態の製造方法と異なる。また、第2の実施形態の半導体装置の製造方法は、第1の反応生成物除去の際にチャンバの内部に印加される高周波電力を、第1のエッチング処理の際にチャンバの内部に印加される高周波電力よりも高くする。以下、第1の実施形態と重複する内容については、一部記述を省略する場合がある。
Second Embodiment
The semiconductor device manufacturing method of the second embodiment differs from the manufacturing method of the first embodiment in that the control of the change in the pressure of the first gas is synchronized with the control of the change in the high-frequency power applied inside the chamber. Furthermore, in the semiconductor device manufacturing method of the second embodiment, the high-frequency power applied inside the chamber during the first reaction product removal is set higher than the high-frequency power applied inside the chamber during the first etching process. Hereinafter, some of the content overlapping with the first embodiment may be omitted.
図8は、第2の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図である。図8は、メモリホールMHを形成する際の、熱伝導ガス圧力、総高周波電力、及びウェハ温度と、エッチング時間との関係を示す。 Figure 8 is an explanatory diagram of the manufacturing method of the semiconductor device of the second embodiment. Figure 8 shows the relationship between the thermal conduction gas pressure, total high-frequency power, wafer temperature, and etching time when forming the memory hole MH.
時刻t1において、ホルダ22とシリコン基板10との間の熱伝導ガス領域76に、熱伝導ガスを供給する。熱伝導ガスは、例えば、ヘリウムガスである。 At time t1, thermal conduction gas is supplied to the thermal conduction gas region 76 between the holder 22 and the silicon substrate 10. The thermal conduction gas is, for example, helium gas.
時刻t1において、ヘリウムガスの圧力は、第1の圧力P1に制御される。時刻t1において、チャンバ20の内部に第1の電力Pw1が印加される。 At time t1, the pressure of the helium gas is controlled to a first pressure P1. At time t1, a first power Pw1 is applied to the interior of the chamber 20.
また、時刻t1において、チャンバ20の中に、エッチングガスが供給される。また、時刻t1において、冷媒流路22axに、冷媒が供給される。 Also, at time t1, etching gas is supplied into the chamber 20. Also, at time t1, coolant is supplied to the coolant flow path 22ax.
ヘリウムガスの圧力が、第1の圧力P1に制御された後に、反応性イオンエッチング法を用いて、積層体60をエッチングする第1のエッチング処理が行われる。第1のエッチング処理の際、シリコン基板10の温度は、例えば、-150℃以上60℃以下である。第1のエッチング処理の際、例えば、シリコン基板10の温度が-150℃以上60℃以下の第1の状態が実現されている。第1のエッチング処理の際に、積層体60の上に反応生成物63が形成される。 After the pressure of the helium gas is controlled to the first pressure P1, a first etching process is performed using reactive ion etching to etch the stack 60. During the first etching process, the temperature of the silicon substrate 10 is, for example, -150°C or higher and 60°C or lower. During the first etching process, a first state is achieved in which the temperature of the silicon substrate 10 is, for example, -150°C or higher and 60°C or lower. During the first etching process, a reaction product 63 is formed on the stack 60.
第1のエッチング処理の後に、時刻t2において、ヘリウムガスの圧力を、第2の圧力P2に制御する。第1のエッチング処理の後に、時刻t2において、ヘリウムガスの圧力を、第1の圧力P1から、第2の圧力P2に変更する。第2の圧力P2は、第1の圧力P1より低い。 After the first etching process, at time t2, the helium gas pressure is controlled to a second pressure P2. After the first etching process, at time t2, the helium gas pressure is changed from the first pressure P1 to a second pressure P2. The second pressure P2 is lower than the first pressure P1.
また、時刻t2において、チャンバ20の内部に第2の電力Pw2が印加される。時刻t2において、チャンバ20の内部に印加される高周波電力を、第1の電力Pw1から第2の電力Pw2に変更する。第2の電力Pw2は、第1の電力Pw1よりも高い。 Furthermore, at time t2, a second power Pw2 is applied to the interior of the chamber 20. At time t2, the high-frequency power applied to the interior of the chamber 20 is changed from the first power Pw1 to the second power Pw2. The second power Pw2 is higher than the first power Pw1.
ヘリウムガスの圧力を第2の圧力P2に制御し、第2の電力Pw2が印加された後に、積層体60の上の反応生成物63を除去する第1の反応生成物除去を行う。 The helium gas pressure is controlled to a second pressure P2, and after the second power Pw2 is applied, a first reaction product removal is performed to remove the reaction product 63 on the stack 60.
第1の反応生成物除去の際、シリコン基板10の温度は、例えば、100℃以上300℃以下である。第1の反応生成物除去の際、例えば、シリコン基板10の温度が100℃以上300℃以下の第2の状態が実現されている。 When the first reaction product is removed, the temperature of the silicon substrate 10 is, for example, 100°C or higher and 300°C or lower. When the first reaction product is removed, a second state is achieved in which the temperature of the silicon substrate 10 is, for example, 100°C or higher and 300°C or lower.
第1の反応生成物除去の後に、時刻t3において、ヘリウムガスの圧力を、第3の圧力P3に制御する。第1の反応生成物除去の後に、時刻t3において、ヘリウムガスの圧力を、第2の圧力P2から第3の圧力P3に変更する。第3の圧力P3は、第2の圧力P2より高い。 After the first reaction product is removed, at time t3, the pressure of the helium gas is controlled to a third pressure P3. After the first reaction product is removed, at time t3, the pressure of the helium gas is changed from the second pressure P2 to a third pressure P3. The third pressure P3 is higher than the second pressure P2.
また、時刻t3において、チャンバ20の内部に第3の電力Pw3が印加される。時刻t3において、チャンバ20の内部に印加される高周波電力を、第2の電力Pw2から第3の電力Pw3に変更する。第3の電力Pw3は、第2の電力Pw2よりも低い。 Furthermore, at time t3, a third power Pw3 is applied to the interior of the chamber 20. At time t3, the high-frequency power applied to the interior of the chamber 20 is changed from the second power Pw2 to the third power Pw3. The third power Pw3 is lower than the second power Pw2.
ヘリウムガスの圧力を第3の圧力P3に制御し、第3の電力Pw3が印加された後に、反応性イオンエッチング法を用いて、積層体60をエッチングする第2のエッチング処理が行われる。 The helium gas pressure is controlled to a third pressure P3, and after a third power Pw3 is applied, a second etching process is performed to etch the stack 60 using reactive ion etching.
時刻t3と時刻t4との間に、積層体60をエッチングする第2のエッチング処理が行われる。 Between time t3 and time t4, a second etching process is performed to etch the stack 60.
ヘリウムガスの圧力が、第2の圧力P2から第3の圧力P3に増加することにより、シリコン基板10の温度が低下する。第2のエッチング処理の際、例えば、シリコン基板10の温度が-150℃以上60℃以下の第3の状態が実現される。第2のエッチング処理の際に、積層体60の上に反応生成物63が形成される。 By increasing the pressure of the helium gas from the second pressure P2 to the third pressure P3, the temperature of the silicon substrate 10 decreases. During the second etching process, a third state is achieved in which the temperature of the silicon substrate 10 is between -150°C and 60°C. During the second etching process, a reaction product 63 is formed on the stack 60.
第2のエッチング処理の後に、時刻t4において、ヘリウムガスの圧力を、第4の圧力P4に制御する。第2のエッチング処理の後に、時刻t4において、ヘリウムガスの圧力を、第3の圧力P3から、第4の圧力P4に変更する。第4の圧力P4は、第3の圧力P3より低い。 After the second etching process, at time t4, the helium gas pressure is controlled to fourth pressure P4. After the second etching process, at time t4, the helium gas pressure is changed from third pressure P3 to fourth pressure P4. The fourth pressure P4 is lower than the third pressure P3.
また、時刻t4において、チャンバ20の内部に第4の電力Pw4が印加される。時刻t4において、チャンバ20の内部に印加される高周波電力を、第3の電力Pw3から第4の電力Pw4に変更する。第4の電力Pw4は、第3の電力Pw3よりも高い。 Furthermore, at time t4, a fourth power Pw4 is applied to the interior of the chamber 20. At time t4, the high-frequency power applied to the interior of the chamber 20 is changed from the third power Pw3 to the fourth power Pw4. The fourth power Pw4 is higher than the third power Pw3.
ヘリウムガスの圧力を第4の圧力P4に制御し、第4の電力Pw4が印加された後に、積層体60の上の反応生成物63を除去する第2の反応生成物除去を行う。 The helium gas pressure is controlled to a fourth pressure P4, and after a fourth power Pw4 is applied, a second reaction product removal is performed to remove the reaction product 63 on the stack 60.
第2の反応生成物除去の際、シリコン基板10の温度は、例えば、100℃以上300℃以下である。第2の反応生成物除去の際、例えば、シリコン基板10の温度が100℃以上300℃以下の第4の状態が実現されている。 When the second reaction product is removed, the temperature of the silicon substrate 10 is, for example, 100°C or higher and 300°C or lower. When the second reaction product is removed, a fourth state is realized in which the temperature of the silicon substrate 10 is, for example, 100°C or higher and 300°C or lower.
第2の反応生成物除去の後に、時刻t5において、ヘリウムガスの圧力を、第5の圧力P5に制御する。第1の反応生成物除去の後に、時刻t5において、ヘリウムガスの圧力を、第4の圧力P4から第5の圧力P5に変更する。第5の圧力P5は、第4の圧力P4より高い。 After the second reaction product is removed, at time t5, the pressure of the helium gas is controlled to a fifth pressure P5. After the first reaction product is removed, at time t5, the pressure of the helium gas is changed from the fourth pressure P4 to a fifth pressure P5. The fifth pressure P5 is higher than the fourth pressure P4.
また、時刻t5において、チャンバ20の内部に第5の電力Pw5が印加される。時刻t5において、チャンバ20の内部に印加される高周波電力を、第4の電力Pw4から第5の電力Pw5に変更する。第5の電力Pw5は、第4の電力Pw4よりも低い。 Furthermore, at time t5, a fifth power Pw5 is applied to the interior of the chamber 20. At time t5, the high-frequency power applied to the interior of the chamber 20 is changed from the fourth power Pw4 to the fifth power Pw5. The fifth power Pw5 is lower than the fourth power Pw4.
ヘリウムガスの圧力を第5の圧力P5に制御し、第5の電力Pw5が印加された後に、反応性イオンエッチング法を用いて、積層体60をエッチングする第3のエッチング処理が行われる。 The helium gas pressure is controlled to a fifth pressure P5, and a fifth power Pw5 is applied. After that, a third etching process is performed to etch the stack 60 using reactive ion etching.
時刻t5と時刻t6との間に、積層体60をエッチングする第3のエッチング処理が行われる。 Between time t5 and time t6, a third etching process is performed to etch the stack 60.
ヘリウムガスの圧力が、第4の圧力P4から第5の圧力P5に増加することにより、シリコン基板10の温度が低下する。第3のエッチング処理の際、例えば、シリコン基板10の温度が-150℃以上60℃以下の第5の状態が実現される。第3のエッチング処理の際に、積層体60の上に反応生成物63が形成される。 By increasing the pressure of the helium gas from the fourth pressure P4 to the fifth pressure P5, the temperature of the silicon substrate 10 decreases. During the third etching process, for example, a fifth state is achieved in which the temperature of the silicon substrate 10 is between -150°C and 60°C. During the third etching process, a reaction product 63 is formed on the stack 60.
第3のエッチング処理の後に、時刻t6において、ヘリウムガスの圧力を、第6の圧力P6に制御する。第3のエッチング処理の後に、時刻t6において、ヘリウムガスの圧力を、第5の圧力P5から、第6の圧力P6に変更する。第6の圧力P6は、第5の圧力P5より低い。 After the third etching process, at time t6, the helium gas pressure is controlled to sixth pressure P6. After the third etching process, at time t6, the helium gas pressure is changed from fifth pressure P5 to sixth pressure P6. Sixth pressure P6 is lower than fifth pressure P5.
また、時刻t6において、チャンバ20の内部に第6の電力Pw6が印加される。時刻t6において、チャンバ20の内部に印加される高周波電力を、第5の電力Pw5から第6の電力Pw6に変更する。第6の電力Pw6は、第5の電力Pw5よりも高い。 Furthermore, at time t6, a sixth power Pw6 is applied to the interior of the chamber 20. At time t6, the high-frequency power applied to the interior of the chamber 20 is changed from the fifth power Pw5 to the sixth power Pw6. The sixth power Pw6 is higher than the fifth power Pw5.
ヘリウムガスの圧力を第6の圧力P6に制御し、第6の電力Pw6が印加された後に、積層体60の上の反応生成物63を除去する第3の反応生成物除去を行う。 The helium gas pressure is controlled to a sixth pressure P6, and after a sixth power Pw6 is applied, a third reaction product removal is performed to remove the reaction product 63 on the stack 60.
第3の反応生成物除去の際、シリコン基板10の温度は、例えば、100℃以上300℃以下である。第3の反応生成物除去の際、例えば、シリコン基板10の温度が100℃以上300℃以下の第6の状態が実現されている。 When the third reaction product is removed, the temperature of the silicon substrate 10 is, for example, 100°C or higher and 300°C or lower. When the third reaction product is removed, a sixth state is realized in which the temperature of the silicon substrate 10 is, for example, 100°C or higher and 300°C or lower.
第3の反応生成物除去の後に、時刻t7において、チャンバ20の内部への高周波電力の印加が停止される。また、時刻t7において、チャンバ20の中への、エッチングガスの供給が遮断される。 After the third reaction product is removed, at time t7, the application of high-frequency power to the interior of chamber 20 is stopped. Also at time t7, the supply of etching gas into chamber 20 is cut off.
時刻t7において、メモリホールMHのエッチングが終了する。 At time t7, etching of memory hole MH is completed.
次に、第2の実施形態の半導体装置の製造方法の作用及び効果について説明する。 Next, we will explain the operation and effects of the semiconductor device manufacturing method of the second embodiment.
第2の実施形態の半導体装置の製造方法では、伝導ガスの圧力の変更の制御と、チャンバの内部に印加される高周波電力の変更の制御とを同期させる。伝導ガスの圧力の減少に同期させて、高周波電力を増加させる。また、伝導ガスの圧力の増加に同期させて、高周波電力を減少させる。 In the semiconductor device manufacturing method of the second embodiment, control of the change in the pressure of the conductive gas is synchronized with control of the change in the high-frequency power applied inside the chamber. The high-frequency power is increased in synchronization with a decrease in the pressure of the conductive gas. The high-frequency power is also decreased in synchronization with an increase in the pressure of the conductive gas.
具体的には、例えば、上述のように、第1のエッチング処理の後に、時刻t2において、ヘリウムガスの圧力を第1の圧力P1から第2の圧力P2に減少させると同時に、チャンバ20の内部に印加される高周波電力を、第1の電力Pw1から第2の電力Pw2に増加させる。また、時刻t3において、ヘリウムガスの圧力を第2の圧力P2から第3の圧力P3に増加させると同時に、チャンバ20の内部に印加される高周波電力を、第2の電力Pw2から第3の電力Pw3に減少させる。 Specifically, for example, as described above, after the first etching process, at time t2, the helium gas pressure is reduced from the first pressure P1 to the second pressure P2, and simultaneously the high-frequency power applied to the interior of the chamber 20 is increased from the first power Pw1 to the second power Pw2. Furthermore, at time t3, the helium gas pressure is increased from the second pressure P2 to the third pressure P3, and simultaneously the high-frequency power applied to the interior of the chamber 20 is reduced from the second power Pw2 to the third power Pw3.
第1のエッチング処理の後の第1の反応生成物除去において、反応生成物63の除去効率を向上させるためには、シリコン基板10の温度が高いことが望ましい。また、メモリホールMHのエッチングのスループットを向上させる観点から、シリコン基板10の温度の上昇速度が速いことが好ましい。 In removing the first reaction product after the first etching process, a high temperature of the silicon substrate 10 is desirable to improve the removal efficiency of the reaction product 63. Furthermore, from the perspective of improving the throughput of etching the memory holes MH, it is desirable for the temperature of the silicon substrate 10 to increase quickly.
また、メモリホールMHのエッチングのスループットを向上させる観点から、第1の反応生成物除去の後、シリコン基板10の温度の低下速度が速いことが好ましい。 Furthermore, from the viewpoint of improving the throughput of etching the memory holes MH, it is preferable that the temperature of the silicon substrate 10 decreases quickly after the first reaction product is removed.
時刻t2において、高周波電力を第1の電力Pw1から第2の電力Pw2に増加させることで、シリコン基板10へのプラズマからの入熱が大きくなる。したがって、第1の反応生成物除去において、シリコン基板10の温度を高くすることが可能となる。また、シリコン基板10の温度の上昇速度を早くすることが可能となる。 At time t2, the high-frequency power is increased from the first power Pw1 to the second power Pw2, increasing the heat input from the plasma to the silicon substrate 10. Therefore, it is possible to increase the temperature of the silicon substrate 10 during the removal of the first reaction product. It is also possible to increase the rate at which the temperature of the silicon substrate 10 rises.
また、時刻t3において、高周波電力を第2の電力Pw2から第3の電力Pw3に減少させることで、シリコン基板10へのプラズマからの入熱が小さくなる。したがって、第1の反応生成物除去の後、シリコン基板10の温度の低下速度が遅くなることを抑制できる。 Furthermore, at time t3, the high-frequency power is reduced from the second power Pw2 to the third power Pw3, thereby reducing the heat input from the plasma to the silicon substrate 10. Therefore, the rate at which the temperature of the silicon substrate 10 decreases after the first reaction product is removed can be prevented from slowing down.
なお、伝導ガスの圧力の変更と高周波電力の変更は、必ずしも同時でなくとも構わない。例えば、高周波電力の変更が伝導ガスの圧力の変更より所定の時間早くても、高周波電力の変更が伝導ガスの圧力の変更より所定の時間遅くても構わない。 Note that the change in the conductive gas pressure and the change in the high-frequency power do not necessarily have to occur simultaneously. For example, the change in the high-frequency power may occur a predetermined time earlier than the change in the conductive gas pressure, or the change in the high-frequency power may occur a predetermined time later than the change in the conductive gas pressure.
以上、第2の実施形態の半導体装置の製造方法によれば、被加工層をドライエッチングで加工する際に、高い精度で加工することが可能となる。 As described above, the semiconductor device manufacturing method of the second embodiment enables highly accurate processing when processing the processing layer by dry etching.
(第3の実施形態)
第3の実施形態の半導体装置の製造方法は、第1のガスの圧力の変更の制御と、チャンバの内部に印加される高周波電力の変更の制御とを同期させる点で、第1の実施形態の製造方法と異なる。また、第3の実施形態の半導体装置の製造方法は、第1の反応生成物除去の際にチャンバの内部に印加される高周波電力を、第1のエッチング処理の際にチャンバの内部に印加される高周波電力よりも低くする点で、第2の実施形態の半導体装置の製造方法と異なる。以下、第1の実施形態又は第2の実施形態と重複する内容については、一部記述を省略する場合がある。
(Third embodiment)
The semiconductor device manufacturing method of the third embodiment differs from the manufacturing method of the first embodiment in that the control of the change in the pressure of the first gas is synchronized with the control of the change in the high-frequency power applied inside the chamber. The semiconductor device manufacturing method of the third embodiment also differs from the semiconductor device manufacturing method of the second embodiment in that the high-frequency power applied inside the chamber during the first reaction product removal is set lower than the high-frequency power applied inside the chamber during the first etching process. Hereinafter, some of the content overlapping with the first or second embodiment may be omitted.
図9は、第3の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図である。図9は、メモリホールMHを形成する際の、熱伝導ガス圧力、総高周波電力、及びウェハ温度と、エッチング時間との関係を示す。 Figure 9 is an explanatory diagram of the manufacturing method of the semiconductor device of the third embodiment. Figure 9 shows the relationship between the thermal conduction gas pressure, total high-frequency power, wafer temperature, and etching time when forming the memory hole MH.
図9に示すように、時刻t2において、チャンバ20の内部に第2の電力Pw2が印加される。時刻t2において、チャンバ20の内部に印加される高周波電力を、第1の電力Pw1から第2の電力Pw2に変更する。第2の電力Pw2は、第1の電力Pw1よりも低い。 As shown in FIG. 9, at time t2, a second power Pw2 is applied to the interior of the chamber 20. At time t2, the high-frequency power applied to the interior of the chamber 20 is changed from the first power Pw1 to the second power Pw2. The second power Pw2 is lower than the first power Pw1.
また、時刻t3において、チャンバ20の内部に第3の電力Pw3が印加される。時刻t3において、チャンバ20の内部に印加される高周波電力を、第2の電力Pw2から第3の電力Pw3に変更する。第3の電力Pw3は、第2の電力Pw2よりも高い。 Furthermore, at time t3, a third power Pw3 is applied to the interior of the chamber 20. At time t3, the high-frequency power applied to the interior of the chamber 20 is changed from the second power Pw2 to the third power Pw3. The third power Pw3 is higher than the second power Pw2.
また、時刻t4において、チャンバ20の内部に第4の電力Pw4が印加される。時刻t4において、チャンバ20の内部に印加される高周波電力を、第3の電力Pw3から第4の電力Pw4に変更する。第4の電力Pw4は、第3の電力Pw3よりも低い。 Furthermore, at time t4, a fourth power Pw4 is applied to the interior of the chamber 20. At time t4, the high-frequency power applied to the interior of the chamber 20 is changed from the third power Pw3 to the fourth power Pw4. The fourth power Pw4 is lower than the third power Pw3.
また、時刻t5において、チャンバ20の内部に第5の電力Pw5が印加される。時刻t5において、チャンバ20の内部に印加される高周波電力を、第4の電力Pw4から第5の電力Pw5に変更する。第5の電力Pw5は、第4の電力Pw4よりも高い。 Furthermore, at time t5, a fifth power Pw5 is applied to the interior of the chamber 20. At time t5, the high-frequency power applied to the interior of the chamber 20 is changed from the fourth power Pw4 to the fifth power Pw5. The fifth power Pw5 is higher than the fourth power Pw4.
また、時刻t6において、チャンバ20の内部に第6の電力Pw6が印加される。時刻t6において、チャンバ20の内部に印加される高周波電力を、第5の電力Pw5から第6の電力Pw6に変更する。第6の電力Pw6は、第5の電力Pw5よりも低い。 Furthermore, at time t6, a sixth power Pw6 is applied to the interior of the chamber 20. At time t6, the high-frequency power applied to the interior of the chamber 20 is changed from the fifth power Pw5 to the sixth power Pw6. The sixth power Pw6 is lower than the fifth power Pw5.
また、時刻t7において、チャンバ20の内部への高周波電力の印加が停止される。また、時刻t7において、チャンバ20の中への、エッチングガスの供給が遮断される。 Also, at time t7, the application of high-frequency power to the interior of chamber 20 is stopped. Also, at time t7, the supply of etching gas into chamber 20 is cut off.
時刻t7において、メモリホールMHのエッチングが終了する。 At time t7, etching of memory hole MH is completed.
なお、伝導ガスの圧力の変更と高周波電力の変更は、必ずしも同時でなくとも構わない。例えば、高周波電力の変更が伝導ガスの圧力の変更より所定の時間早くても、高周波電力の変更が伝導ガスの圧力の変更より所定の時間遅くても構わない。 Note that the change in the conductive gas pressure and the change in the high-frequency power do not necessarily have to occur simultaneously. For example, the change in the high-frequency power may occur a predetermined time earlier than the change in the conductive gas pressure, or the change in the high-frequency power may occur a predetermined time later than the change in the conductive gas pressure.
次に、第3の実施形態の半導体装置の製造方法の作用及び効果について説明する。 Next, we will explain the operation and effects of the semiconductor device manufacturing method of the third embodiment.
第3の実施形態の半導体装置の製造方法では、伝導ガスの圧力の変更の制御と、チャンバの内部に印加される高周波電力の変更の制御とを同期させる。伝導ガスの圧力の減少に同期させて、高周波電力を減少させる。また、伝導ガスの圧力の増加に同期させて、高周波電力を増加させる。 In the semiconductor device manufacturing method of the third embodiment, control of the change in the pressure of the conductive gas is synchronized with control of the change in the high-frequency power applied inside the chamber. The high-frequency power is decreased in synchronization with a decrease in the pressure of the conductive gas. The high-frequency power is increased in synchronization with an increase in the pressure of the conductive gas.
具体的には、例えば、上述のように、第1のエッチング処理の後に、時刻t2において、ヘリウムガスの圧力を第1の圧力P1から第2の圧力P2に減少させると同時に、チャンバ20の内部に印加される高周波電力を、第1の電力Pw1から第2の電力Pw2に減少させる。また、時刻t3において、ヘリウムガスの圧力を第2の圧力P2から第3の圧力P3に増加させると同時に、チャンバ20の内部に印加される高周波電力を、第2の電力Pw2から第3の電力Pw3に増加させる。 Specifically, for example, as described above, after the first etching process, at time t2, the helium gas pressure is reduced from the first pressure P1 to the second pressure P2, and simultaneously the high-frequency power applied to the interior of the chamber 20 is reduced from the first power Pw1 to the second power Pw2. Furthermore, at time t3, the helium gas pressure is increased from the second pressure P2 to the third pressure P3, and simultaneously the high-frequency power applied to the interior of the chamber 20 is increased from the second power Pw2 to the third power Pw3.
第1のエッチング処理の後の第1の反応生成物除去において、ヘリウムガスの圧力が第1の圧力P1から第2の圧力P2に減少し、熱伝導ガス領域76の圧力が低下する。熱伝導ガス領域76の圧力が低下すると、熱伝導ガス領域76の中での放電が生じやすくなる。熱伝導ガス領域76の中で放電が生じると、例えば、シリコン基板10の損傷や静電チャック22bの損傷が生じるおそれがある。 During the first reaction product removal after the first etching process, the helium gas pressure is reduced from the first pressure P1 to the second pressure P2, and the pressure in the thermal conduction gas region 76 decreases. When the pressure in the thermal conduction gas region 76 decreases, discharges become more likely to occur within the thermal conduction gas region 76. If discharges occur within the thermal conduction gas region 76, there is a risk that, for example, the silicon substrate 10 or the electrostatic chuck 22b may be damaged.
第3の実施形態の半導体装置の製造方法では、例えば、時刻t2において、高周波電力を第1の電力Pw1から第2の電力Pw2に減少させることで、熱伝導ガス領域76の中での放電が抑制される。したがって、放電によるシリコン基板10の損傷や静電チャック22bの損傷を抑制できる。 In the semiconductor device manufacturing method of the third embodiment, for example, at time t2, the high-frequency power is reduced from the first power Pw1 to the second power Pw2, thereby suppressing discharge within the thermal conduction gas region 76. Therefore, damage to the silicon substrate 10 and the electrostatic chuck 22b due to discharge can be suppressed.
以上、第3の実施形態の半導体装置の製造方法によれば、被加工層をドライエッチングで加工する際に、高い精度で加工することが可能となる。 As described above, the semiconductor device manufacturing method of the third embodiment enables highly accurate processing when processing the processing layer by dry etching.
(第4の実施形態)
第4の実施形態の半導体装置の製造方法は、第1のガスの圧力を第2の圧力に制御した後に、第1のガスに替えて、第1のガスよりも熱伝導率が低い第3のガスを、ホルダと基板との間に基板に接するように供給し、第1の反応生成物除去の後に、第3のガスに替えて第1のガスを、ホルダと基板との間に基板に接するように供給し、第1のガスの圧力を第2の圧力よりも高い第3の圧力に制御する点で、第1の実施形態の製造方法と異なる。以下、第1の実施形態と重複する内容については、一部記述を省略する場合がある。
(Fourth embodiment)
The semiconductor device manufacturing method of the fourth embodiment differs from the manufacturing method of the first embodiment in that, after controlling the pressure of the first gas to the second pressure, a third gas having a lower thermal conductivity than the first gas is supplied between the holder and the substrate so as to be in contact with the substrate, instead of the first gas, and after removing the first reaction product, the first gas is supplied between the holder and the substrate so as to be in contact with the substrate, instead of the third gas, and the pressure of the first gas is controlled to the third pressure higher than the second pressure. Hereinafter, some description of content that overlaps with the first embodiment may be omitted.
図10は、第4の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図である。図10は、メモリホールMHを形成する際の、熱伝導ガス圧力、総高周波電力、及びウェハ温度と、エッチング時間との関係を示す。 Figure 10 is an explanatory diagram of the manufacturing method of the semiconductor device of the fourth embodiment. Figure 10 shows the relationship between the thermal conduction gas pressure, total high-frequency power, wafer temperature, and etching time when forming the memory hole MH.
時刻t1において、ホルダ22とシリコン基板10との間の熱伝導ガス領域76に、熱伝導ガスを供給する。熱伝導ガスは、例えば、ヘリウムガスである。ヘリウムガスは、第1のガスの一例である。 At time t1, thermal conduction gas is supplied to the thermal conduction gas region 76 between the holder 22 and the silicon substrate 10. The thermal conduction gas is, for example, helium gas. Helium gas is an example of a first gas.
時刻t1において、ヘリウムガスの圧力は、第1の圧力P1に制御される。時刻t1において、チャンバ20の内部に第1の電力Pw1が印加される。 At time t1, the pressure of the helium gas is controlled to a first pressure P1. At time t1, a first power Pw1 is applied to the interior of the chamber 20.
また、時刻t1において、チャンバ20の中に、エッチングガスが供給される。エッチングガスは、第2のガスの一例である。また、時刻t1において、冷媒流路22axに、冷媒が供給される。 Also, at time t1, etching gas is supplied into the chamber 20. The etching gas is an example of a second gas. Also, at time t1, a coolant is supplied to the coolant flow path 22ax.
ヘリウムガスの圧力が、第1の圧力P1に制御された後に、反応性イオンエッチング法を用いて、積層体60をエッチングする第1のエッチング処理が行われる。 After the pressure of the helium gas is controlled to the first pressure P1, a first etching process is performed using reactive ion etching to etch the stack 60.
第1のエッチング処理の後に、時刻t2において、ヘリウムガスの圧力を、第2の圧力P2に制御する。第1のエッチング処理の後に、時刻t2において、ヘリウムガスの圧力を、第1の圧力P1から、第2の圧力P2に変更する。第2の圧力P2は、第1の圧力P1より低い。 After the first etching process, at time t2, the helium gas pressure is controlled to a second pressure P2. After the first etching process, at time t2, the helium gas pressure is changed from the first pressure P1 to a second pressure P2. The second pressure P2 is lower than the first pressure P1.
ヘリウムガスの圧力を第2の圧力P2に制御した後に、時刻taにおいて、ホルダ22とシリコン基板10との間の熱伝導ガス領域76に、ヘリウムガスに替えてアルゴンガスを供給する。アルゴンガスはシリコン基板10の裏面に接する。アルゴンガスは、第3のガスの一例である。アルゴンガスの熱伝導率は、ヘリウムガスの熱伝導率よりも低い。 After the helium gas pressure is controlled to the second pressure P2, argon gas is supplied to the thermal conduction gas region 76 between the holder 22 and the silicon substrate 10 at time ta, replacing the helium gas. The argon gas contacts the backside of the silicon substrate 10. Argon gas is an example of a third gas. The thermal conductivity of argon gas is lower than that of helium gas.
ヘリウムガスからアルゴンガスへの供給の切り替えは、例えば、制御回路54が熱伝導ガス供給部44を制御することにより行われる。 The supply of helium gas is switched to argon gas, for example, by the control circuit 54 controlling the thermal conduction gas supply unit 44.
アルゴンガスの圧力は、例えば、圧力Paに制御される。圧力Paは、第2の圧力P2よりも高い。圧力Paは、例えば、第1の圧力P1と等しい。 The pressure of the argon gas is controlled to, for example, pressure Pa. Pressure Pa is higher than second pressure P2. Pressure Pa is equal to, for example, first pressure P1.
なお、図10において、へリウムガスの圧力は実線で、アルゴンガスの圧力は点線で示される。 In Figure 10, the pressure of helium gas is shown by a solid line, and the pressure of argon gas is shown by a dotted line.
ヘリウムガスの圧力を第2の圧力P2に制御した後に、積層体60の上の反応生成物63を除去する第1の反応生成物除去を行う。 After controlling the helium gas pressure to the second pressure P2, a first reaction product removal is performed to remove the reaction product 63 on the stack 60.
第1の反応生成物除去の後に、時刻t3において、ホルダ22とシリコン基板10との間の熱伝導ガス領域76に、アルゴンガスに替ええてへリウムガスを供給する。ヘリウムガスはシリコン基板10の裏面に接する。ヘリウムガスの圧力は、第3の圧力P3に制御する。第3の圧力P3は、第2の圧力P2より高い。 After the first reaction product is removed, at time t3, helium gas is supplied to the thermal conduction gas region 76 between the holder 22 and the silicon substrate 10, replacing the argon gas. The helium gas contacts the backside of the silicon substrate 10. The pressure of the helium gas is controlled to a third pressure P3. The third pressure P3 is higher than the second pressure P2.
ヘリウムガスの圧力を第3の圧力P3に制御した後に、反応性イオンエッチング法を用いて、積層体60をエッチングする第2のエッチング処理が行われる。 After controlling the helium gas pressure to a third pressure P3, a second etching process is performed using reactive ion etching to etch the stack 60.
時刻t3と時刻t4との間に、積層体60をエッチングする第2のエッチング処理が行われる。 Between time t3 and time t4, a second etching process is performed to etch the stack 60.
第2のエッチング処理の後に、時刻t4において、ヘリウムガスの圧力を、第4の圧力P4に制御する。第2のエッチング処理の後に、時刻t4において、ヘリウムガスの圧力を、第3の圧力P3から、第4の圧力P4に変更する。第4の圧力P4は、第3の圧力P3より低い。 After the second etching process, at time t4, the helium gas pressure is controlled to fourth pressure P4. After the second etching process, at time t4, the helium gas pressure is changed from third pressure P3 to fourth pressure P4. The fourth pressure P4 is lower than the third pressure P3.
ヘリウムガスの圧力を第4の圧力P4に制御した後に、時刻tbにおいて、ホルダ22とシリコン基板10との間の熱伝導ガス領域76に、ヘリウムガスに替えてアルゴンガスを供給する。 After the helium gas pressure is controlled to the fourth pressure P4, at time tb, argon gas is supplied to the thermal conduction gas region 76 between the holder 22 and the silicon substrate 10, replacing the helium gas.
アルゴンガスの圧力は、例えば、圧力Pbに制御される。圧力Pbは、第4の圧力P4よりも高い。圧力Pbは、例えば、第3の圧力P3と等しい。 The pressure of the argon gas is controlled to, for example, pressure Pb. Pressure Pb is higher than the fourth pressure P4. Pressure Pb is equal to, for example, the third pressure P3.
ヘリウムガスの圧力を第4の圧力P4に制御した後に、積層体60の上の反応生成物63を除去する第2の反応生成物除去を行う。 After controlling the helium gas pressure to the fourth pressure P4, a second reaction product removal is performed to remove the reaction product 63 on the stack 60.
第2の反応生成物除去の後に、時刻t5において、ホルダ22とシリコン基板10との間の熱伝導ガス領域76に、アルゴンガスに替えてへリウムガスを供給する。ヘリウムガスはシリコン基板10の裏面に接する。ヘリウムガスの圧力は、第5の圧力P5に制御する。第5の圧力P5は、第4の圧力P4より高い。 After the second reaction product is removed, at time t5, helium gas is supplied to the thermal conduction gas region 76 between the holder 22 and the silicon substrate 10, replacing the argon gas. The helium gas contacts the backside of the silicon substrate 10. The pressure of the helium gas is controlled to a fifth pressure P5. The fifth pressure P5 is higher than the fourth pressure P4.
ヘリウムガスの圧力を第5の圧力P5に制御した後に、反応性イオンエッチング法を用いて、積層体60をエッチングする第3のエッチング処理が行われる。 After controlling the helium gas pressure to a fifth pressure P5, a third etching process is performed using reactive ion etching to etch the stack 60.
時刻t5と時刻t6との間に、積層体60をエッチングする第3のエッチング処理が行われる。 Between time t5 and time t6, a third etching process is performed to etch the stack 60.
第3のエッチング処理の後に、時刻t6において、ヘリウムガスの圧力を、第6の圧力P6に制御する。第3のエッチング処理の後に、時刻t6において、ヘリウムガスの圧力を、第5の圧力P5から、第6の圧力P6に変更する。第6の圧力P6は、第5の圧力P5より低い。 After the third etching process, at time t6, the helium gas pressure is controlled to sixth pressure P6. After the third etching process, at time t6, the helium gas pressure is changed from fifth pressure P5 to sixth pressure P6. Sixth pressure P6 is lower than fifth pressure P5.
ヘリウムガスの圧力を第6の圧力P6に制御した後に、積層体60の上の反応生成物63を除去する第3の反応生成物除去を行う。 After controlling the helium gas pressure to the sixth pressure P6, a third reaction product removal is performed to remove the reaction product 63 on the stack 60.
第3の反応生成物除去の後に、時刻t7において、チャンバ20の内部への高周波電力の印加が停止される。また、時刻t7において、チャンバ20の中への、エッチングガスの供給が遮断される。 After the third reaction product is removed, at time t7, the application of high-frequency power to the interior of chamber 20 is stopped. Also at time t7, the supply of etching gas into chamber 20 is cut off.
時刻t7において、メモリホールMHのエッチングが終了する。 At time t7, etching of memory hole MH is completed.
次に、第4の実施形態の半導体装置の製造方法の作用及び効果について説明する。 Next, we will explain the operation and effects of the semiconductor device manufacturing method of the fourth embodiment.
第4の実施形態の半導体装置の製造方法では、例えば、時刻taにおいて、熱伝導ガス領域76の中にヘリウムガスよりも熱伝導率の低いアルゴンガスを供給する。アルゴンガスの熱伝導率が、ヘリウムガスに比べて低いため、ヘリウムガスの場合と比較して、シリコン基板10の温度の変化速度が小さくなる。 In the semiconductor device manufacturing method of the fourth embodiment, for example, at time ta, argon gas, which has a lower thermal conductivity than helium gas, is supplied into the thermal conduction gas region 76. Because the thermal conductivity of argon gas is lower than that of helium gas, the rate of change in temperature of the silicon substrate 10 is slower than in the case of helium gas.
したがって、例えば、シリコン基板10を安定して100℃以上の温度に保つことが可能となる。また、シリコン基板10を100℃以上の温度に保つ時間を長くすることが容易となる。よって、反応生成物の除去を促進することが可能となる。 As a result, for example, it becomes possible to stably maintain the silicon substrate 10 at a temperature of 100°C or higher. It also becomes easier to extend the time during which the silicon substrate 10 is maintained at a temperature of 100°C or higher. This makes it possible to facilitate the removal of reaction products.
なお、第1のガスとして、ヘリウムガスに替えて水素ガスを用いることも可能である。また、第1のガスよりも熱伝導率の低い第3のガスとして、アルゴンガスに替えて、例えば、窒素ガス、ネオンガス、クリプトンガス、又はキセノンガスを用いることも可能である。 In addition, hydrogen gas can be used as the first gas instead of helium gas. Furthermore, as a third gas with a lower thermal conductivity than the first gas, nitrogen gas, neon gas, krypton gas, or xenon gas can be used instead of argon gas, for example.
また、圧力Paは、第1の圧力P1と異なっていても構わない。また、圧力Pbは、第3の圧力P3と異なっていても構わない。また、圧力Pcは、第5の圧力P5と異なっていても構わない。 Furthermore, pressure Pa may be different from the first pressure P1. Further, pressure Pb may be different from the third pressure P3. Further, pressure Pc may be different from the fifth pressure P5.
以上、第4の実施形態の半導体装置の製造方法によれば、被加工層をドライエッチングで加工する際に、高い精度で加工することが可能となる。 As described above, the semiconductor device manufacturing method of the fourth embodiment enables highly accurate processing when processing the processing layer by dry etching.
(第5の実施形態)
第5の実施形態の半導体装置の製造方法は、チャンバの中に設けられたホルダの上に、被加工層を有する基板を載置し、ホルダと基板との間に、基板に接する第1のガスを供給し、第1のガスの圧力を第1の圧力に制御し、被加工層に、第1のプロセスガスを用いた反応性イオンエッチング法により、凹部を形成する第1のエッチング処理を行い、第1のエッチング処理の後に、第1のガスの圧力を第1の圧力よりも低い第2の圧力に制御し、基板の温度が200℃以上350℃以下の状態で、水素を含む第2のプロセスガスを用いて凹部に水素ラジカルを供給する第1の処理を行い、第1の処理の後に、第1のガスの圧力を第2の圧力よりも高い第3の圧力に制御し、第3のプロセスガスを用いた反応性イオンエッチング法により、凹部の底面をエッチングする第2のエッチング処理を行う。
Fifth Embodiment
A method for manufacturing a semiconductor device according to a fifth embodiment includes the steps of: placing a substrate having a workpiece layer on a holder provided in a chamber; supplying a first gas between the holder and the substrate, the first gas being in contact with the substrate; controlling the pressure of the first gas to a first pressure; performing a first etching process to form a recess in the workpiece layer by reactive ion etching using the first process gas; after the first etching process, controlling the pressure of the first gas to a second pressure lower than the first pressure; and performing a first process to supply hydrogen radicals to the recess using a second process gas containing hydrogen while the substrate temperature is between 200° C. and 350° C.; after the first process, controlling the pressure of the first gas to a third pressure higher than the second pressure; and performing a second etching process to etch the bottom of the recess by reactive ion etching using the third process gas.
第5の実施形態の半導体装置の製造方法で製造される半導体装置は、第1の実施形態の半導体装置で製造される半導体装置と同様である。第5の実施形態の半導体装置の製造方法で製造される半導体装置は、メモリセルが3次元的に配置された不揮発性メモリ100である。図1は、不揮発性メモリ100のメモリセルアレイの断面図である。以下、不揮発性メモリ100の説明について、第1の実施形態と重複する内容については、一部記述を省略する。 The semiconductor device manufactured by the semiconductor device manufacturing method of the fifth embodiment is similar to the semiconductor device manufactured by the semiconductor device manufacturing method of the first embodiment. The semiconductor device manufactured by the semiconductor device manufacturing method of the fifth embodiment is a nonvolatile memory 100 in which memory cells are arranged three-dimensionally. Figure 1 is a cross-sectional view of the memory cell array of nonvolatile memory 100. In the following description of nonvolatile memory 100, some of the content that overlaps with the first embodiment will be omitted.
また、第5の実施形態の半導体装置の製造方法に用いられる反応性イオンエッチング装置は、第1の実施形態の半導体装置の製造方法に用いられる反応性イオンエッチング装置と同様である。図2は、第5の実施形態の半導体装置の製造方法に用いられる反応性イオンエッチング装置の一例の模式図である。図2の反応性イオンエッチング装置(RIE装置)は、二周波型の容量結合プラズマ装置(CCP装置)である。以下、RIE装置の説明について、第1の実施形態と重複する内容については、一部記述を省略する。 The reactive ion etching apparatus used in the semiconductor device manufacturing method of the fifth embodiment is similar to the reactive ion etching apparatus used in the semiconductor device manufacturing method of the first embodiment. Figure 2 is a schematic diagram of an example of a reactive ion etching apparatus used in the semiconductor device manufacturing method of the fifth embodiment. The reactive ion etching apparatus (RIE apparatus) in Figure 2 is a dual-frequency capacitively coupled plasma apparatus (CCP apparatus). In the following description of the RIE apparatus, some of the content that overlaps with the first embodiment will be omitted.
次に、第5の実施形態の半導体装置の製造方法の一例について説明する。 Next, an example of a method for manufacturing a semiconductor device according to the fifth embodiment will be described.
図11は、第5の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図である。図12、図13、図14、及び図15は、第5の実施形態の半導体装置の製造方法を示す模式図である。図12、図13、図14、及び図15は、図1の一つのチャネル層11を含む部分に対応する。 Figure 11 is an explanatory diagram of a method for manufacturing a semiconductor device according to the fifth embodiment. Figures 12, 13, 14, and 15 are schematic diagrams showing the method for manufacturing a semiconductor device according to the fifth embodiment. Figures 12, 13, 14, and 15 correspond to a portion including one channel layer 11 in Figure 1.
最初に、シリコン基板10の上に、積層体60を形成する(図12(a))。シリコン基板10は半導体ウェハである。積層体60は、絶縁層である。シリコン基板10は基板の一例である。積層体60は被加工層の一例である。シリコン基板10は、図2の半導体ウェハWの一例である。 First, a stack 60 is formed on a silicon substrate 10 (Figure 12(a)). The silicon substrate 10 is a semiconductor wafer. The stack 60 is an insulating layer. The silicon substrate 10 is an example of a substrate. The stack 60 is an example of a layer to be processed. The silicon substrate 10 is an example of the semiconductor wafer W in Figure 2.
積層体60は、酸化シリコン膜60aと窒化シリコン膜60bとが交互に積層された構造を含む。酸化シリコン膜60a及び窒化シリコン膜60bは、例えば、Chemical Vapor Deposition法(CVD法)により形成する。酸化シリコン膜60aは第1の層の一例である。窒化シリコン膜60bは第2の層の一例である。 The stacked body 60 includes a structure in which silicon oxide films 60a and silicon nitride films 60b are alternately stacked. The silicon oxide films 60a and silicon nitride films 60b are formed, for example, by a chemical vapor deposition (CVD) method. The silicon oxide film 60a is an example of a first layer. The silicon nitride film 60b is an example of a second layer.
酸化シリコン膜60aの一部は、最終的に層間絶縁層12となる。 A portion of the silicon oxide film 60a will eventually become the interlayer insulating layer 12.
次に、積層体60の上に、穴パターン62aを有する炭素層62を形成する(図12(b))。炭素層62は、マスク層の一例である。炭素層62は、例えば、スパッタ法により形成する。穴パターン62aは、例えば、リソグラフィ法及びRIE法を用いて形成する。 Next, a carbon layer 62 having a hole pattern 62a is formed on the laminate 60 (Figure 12(b)). The carbon layer 62 is an example of a mask layer. The carbon layer 62 is formed by, for example, sputtering. The hole pattern 62a is formed by, for example, lithography and RIE.
マスク層として、例えば、レジスト層、絶縁層、又は金属層を用いることも可能である。 The mask layer may be, for example, a resist layer, an insulating layer, or a metal layer.
次に、RIE装置のチャンバ20にシリコン基板10を搬入する。チャンバ20の中に設けられたホルダ22の上にシリコン基板10を載置する。シリコン基板10は、基板の一例である。 Next, the silicon substrate 10 is loaded into the chamber 20 of the RIE device. The silicon substrate 10 is placed on a holder 22 provided in the chamber 20. The silicon substrate 10 is an example of a substrate.
RIE装置のチャンバ20の中で、反応性イオンエッチング法を用いて、炭素層62をマスクにメモリホールMHを形成する(図12(c)~図14(a))。メモリホールMHのエッチングは、シリコン基板10を冷却する熱伝導ガスの圧力を周期的に変化させながら行う。メモリホールMHは、凹部の一例である。 Memory holes MH are formed in the chamber 20 of the RIE apparatus using reactive ion etching with the carbon layer 62 as a mask (Figures 12(c) to 14(a)). The etching of the memory holes MH is performed while periodically changing the pressure of the thermally conductive gas that cools the silicon substrate 10. The memory holes MH are an example of recesses.
図11は、メモリホールMHを形成する際の、熱伝導ガス圧力、総高周波電力(total high frequency power)、及びウェハ温度と、エッチング時間との関係を示す。図11には、シリコン基板10に水素プラズマが供給されるタイミングも示す。 Figure 11 shows the relationship between the thermal conduction gas pressure, total high frequency power, wafer temperature, and etching time when forming the memory hole MH. Figure 11 also shows the timing at which hydrogen plasma is supplied to the silicon substrate 10.
時刻t1において、ホルダ22とシリコン基板10との間の熱伝導ガス領域76に、熱伝導ガスを供給する。熱伝導ガスは、例えば、ヘリウムガスである。ヘリウムガスはシリコン基板10の裏面に接する。ヘリウムガスは第1のガスの一例である。 At time t1, thermal conduction gas is supplied to the thermal conduction gas region 76 between the holder 22 and the silicon substrate 10. The thermal conduction gas is, for example, helium gas. The helium gas contacts the back surface of the silicon substrate 10. The helium gas is an example of a first gas.
時刻t1において、ヘリウムガスの圧力は、第1の圧力P1に制御される。ヘリウムガスの圧力は、例えば、第1の主バルブ50を用いた流量制御により制御される。第1の主バルブ50の開度を調整することで、ヘリウムガスの圧力を第1の圧力P1に制御する。 At time t1, the pressure of the helium gas is controlled to a first pressure P1. The pressure of the helium gas is controlled, for example, by flow control using the first main valve 50. The pressure of the helium gas is controlled to the first pressure P1 by adjusting the opening of the first main valve 50.
第1の圧力P1は、例えば、133Pa(1Torr)以上13332Pa(100Torr)以下である。 The first pressure P1 is, for example, 133 Pa (1 Torr) or more and 13,332 Pa (100 Torr) or less.
また、時刻t1において、チャンバ20の内部に高周波電力が印加される。例えば、第1の高周波電源24を用いて、ホルダ22の支持部22aとシャワープレート32との間に第1の高周波電力が印加される。例えば、第2の高周波電源26を用いて、ホルダ22の支持部22aに第2の高周波電力が印加される。第1の高周波電力と第2の高周波電力との和を、総高周波電力と称する。時刻t1において、チャンバ20の内部に第1の電力Pw1が印加される。 Furthermore, at time t1, high-frequency power is applied to the interior of the chamber 20. For example, a first high-frequency power is applied between the support portion 22a of the holder 22 and the shower plate 32 using the first high-frequency power supply 24. For example, a second high-frequency power is applied to the support portion 22a of the holder 22 using the second high-frequency power supply 26. The sum of the first high-frequency power and the second high-frequency power is referred to as the total high-frequency power. At time t1, a first power Pw1 is applied to the interior of the chamber 20.
また、時刻t1において、チャンバ20の中に、第1のエッチングガスが供給される。第1のエッチングガスは、第1のプロセスガスの一例である。エッチングガスは、プロセスガス供給配管30からシャワープレート32を通って、チャンバ20の中に、供給される。 Also, at time t1, a first etching gas is supplied into the chamber 20. The first etching gas is an example of a first process gas. The etching gas is supplied into the chamber 20 from the process gas supply pipe 30 through the shower plate 32.
第1のエッチングガスは、例えば、炭素(C)及びフッ素(F)を含む。 The first etching gas contains, for example, carbon (C) and fluorine (F).
また、時刻t1において、冷媒流路22axに、冷媒が供給される。冷媒は、例えば、フッ素系不活性液体である。冷媒流路22axに、冷媒が供給されることで、ホルダ22の支持部22a及び静電チャック22bの温度が低下する。ホルダ22の支持部22a及び静電チャック22bの温度は、例えば、-150℃以上20℃以下である。 Furthermore, at time t1, a coolant is supplied to the coolant flow path 22ax. The coolant is, for example, a fluorine-based inert liquid. By supplying the coolant to the coolant flow path 22ax, the temperature of the support portion 22a of the holder 22 and the electrostatic chuck 22b decreases. The temperature of the support portion 22a of the holder 22 and the electrostatic chuck 22b is, for example, -150°C or higher and 20°C or lower.
ヘリウムガスの圧力が、第1の圧力P1に制御された後に、反応性イオンエッチング法を用いて、積層体60をエッチングする第1のエッチング処理が行われる(図12(c))。時刻t1と時刻t2との間に、積層体60をエッチングする第1のエッチング処理が行われる。第1のエッチング処理の際、メモリホールMHは積層体60を貫通しない。 After the helium gas pressure is controlled to the first pressure P1, a first etching process is performed using reactive ion etching to etch the stack 60 (Figure 12(c)). Between time t1 and time t2, the first etching process to etch the stack 60 is performed. During the first etching process, the memory hole MH does not penetrate the stack 60.
第1のエッチング処理の際、シリコン基板10の温度は、例えば、-150℃以上20℃以下である。第1のエッチング処理の際、例えば、シリコン基板10の温度が-150℃以上20℃以下の第1の状態が実現されている。 During the first etching process, the temperature of the silicon substrate 10 is, for example, -150°C or higher and 20°C or lower. During the first etching process, a first state is achieved in which the temperature of the silicon substrate 10 is, for example, -150°C or higher and 20°C or lower.
第1のエッチング処理の際に、メモリホールMHの表面に第1の保護膜64aを形成する。第1の保護膜64aは、例えば、メモリホールMHの側壁に形成される。第1の保護膜64aは、メモリホールMHの形成と同時に形成される。第1の保護膜64aは、第1の膜の一例である。 During the first etching process, a first protective film 64a is formed on the surface of the memory hole MH. The first protective film 64a is formed, for example, on the sidewall of the memory hole MH. The first protective film 64a is formed simultaneously with the formation of the memory hole MH. The first protective film 64a is an example of a first film.
第1の保護膜64aは、第1のエッチングガスに由来する反応生成物である。第1の保護膜64aは、例えば、炭素(C)及びフッ素(F)を含む。第1の保護膜64aは、例えば、フルオロカーボン膜である。 The first protective film 64a is a reaction product derived from the first etching gas. The first protective film 64a contains, for example, carbon (C) and fluorine (F). The first protective film 64a is, for example, a fluorocarbon film.
第1のエッチング処理の後に、時刻t2において、ヘリウムガスの圧力を、第2の圧力P2に制御する。第1のエッチング処理の後に、時刻t2において、ヘリウムガスの圧力を、第1の圧力P1から、第2の圧力P2に変更する。第2の圧力P2は、第1の圧力P1より低い。 After the first etching process, at time t2, the helium gas pressure is controlled to a second pressure P2. After the first etching process, at time t2, the helium gas pressure is changed from the first pressure P1 to a second pressure P2. The second pressure P2 is lower than the first pressure P1.
ヘリウムガスの圧力は、例えば、第1の主バルブ50を用いた流量制御により制御される。例えば、第1の主バルブ50を閉じることで、熱伝導ガス領域76へのヘリウムガスの流入を遮断する。例えば、第1の主バルブ50を閉じることで、第2の圧力P2は真空に近づく。 The pressure of the helium gas is controlled, for example, by flow rate control using the first main valve 50. For example, closing the first main valve 50 blocks the flow of helium gas into the thermal conduction gas region 76. For example, closing the first main valve 50 causes the second pressure P2 to approach vacuum.
第2の圧力P2は、例えば、0Pa以上13.3Pa(0.1Torr)以下である。第2の圧力P2は、例えば、第1の圧力P1の100分の1以下である。 The second pressure P2 is, for example, 0 Pa or more and 13.3 Pa (0.1 Torr) or less. The second pressure P2 is, for example, 1/100 or less of the first pressure P1.
第1のエッチング処理の後に、例えば、時刻t3において、チャンバ20の内部に第2の電力Pw2が印加される。時刻t3において、チャンバ20の内部に印加される高周波電力を、第1の電力Pw1から第2の電力Pw2に変更する。第2の電力Pw2は、第1の電力Pw1よりも低い。 After the first etching process, for example, at time t3, a second power Pw2 is applied to the interior of the chamber 20. At time t3, the high-frequency power applied to the interior of the chamber 20 is changed from the first power Pw1 to the second power Pw2. The second power Pw2 is lower than the first power Pw1.
ヘリウムガスの圧力を第2の圧力P2に制御し、チャンバ20の内部に印加される高周波電力を第2の電力Pw2に変更した後に、第1の改質処理を行う(図12(d))。第1の改質処理において、チャンバ20の中で、メモリホールMHに水素ラジカルを供給する。第1の改質処理は、第1の処理の一例である。 The helium gas pressure is controlled to a second pressure P2, and the high-frequency power applied to the interior of the chamber 20 is changed to a second power Pw2, after which a first modification process is performed (Figure 12(d)). In the first modification process, hydrogen radicals are supplied to the memory holes MH in the chamber 20. The first modification process is an example of a first process.
第1の改質処理の際に、例えば、時刻t3において、チャンバ20の内部に第1の改質ガスが供給される。第1の改質ガスは、水素(H)を含むガスである。第1の改質ガスは、例えば、水素ガスを含む。第1の改質ガスは、第2のプロセスガスの一例である。 During the first modifying process, for example, at time t3, a first modifying gas is supplied into the chamber 20. The first modifying gas is a gas containing hydrogen (H). The first modifying gas contains, for example, hydrogen gas. The first modifying gas is an example of a second process gas.
第1の改質処理の際に、チャンバ20の内部に供給されるガスを第1のエッチングガスから第1の改質ガスに切り替える。例えば、時刻t3においてチャンバ20の内部に供給されるガスを第1のエッチングガスから第1の改質ガスに切り替える。 During the first modification process, the gas supplied to the interior of the chamber 20 is switched from the first etching gas to the first modifying gas. For example, at time t3, the gas supplied to the interior of the chamber 20 is switched from the first etching gas to the first modifying gas.
第1の改質処理の際に、水素ガスに、高周波電力が印加されることにより、水素ラジカルを含むプラズマが生成される。 During the first modification process, high-frequency power is applied to the hydrogen gas to generate plasma containing hydrogen radicals.
水素ラジカルを含むプラズマは、シリコン基板10の表面に供給される。水素ラジカルは、メモリホールMHの中に供給される。第1の保護膜64aの表面は、水素ラジカルにさらされる。 Plasma containing hydrogen radicals is supplied to the surface of the silicon substrate 10. The hydrogen radicals are supplied into the memory holes MH. The surface of the first protective film 64a is exposed to the hydrogen radicals.
第1の改質処理は、シリコン基板10の温度が200℃以上350℃以下の状態で行われる。第1の改質処理の際、シリコン基板10の温度が200℃以上350℃以下の第2の状態が実現されている。 The first modification process is performed when the temperature of the silicon substrate 10 is between 200°C and 350°C. During the first modification process, a second state is achieved in which the temperature of the silicon substrate 10 is between 200°C and 350°C.
時刻t2において、ヘリウムガスの圧力を、第1の圧力P1から、第2の圧力P2に制御した後に、シリコン基板10の温度が上昇し、シリコン基板10の温度が200℃以上の第2の状態が実現される。ヘリウムガスの圧力が低下することにより、ヘリウムガス中の熱の伝搬が抑制される。シリコン基板10からホルダ22へのヘリウムガスを経由した放熱が抑制され、シリコン基板10の温度が上昇する。 At time t2, after the helium gas pressure is controlled from the first pressure P1 to the second pressure P2, the temperature of the silicon substrate 10 rises, and a second state is achieved in which the temperature of the silicon substrate 10 is 200°C or higher. The reduction in the helium gas pressure suppresses the propagation of heat within the helium gas. Heat dissipation from the silicon substrate 10 to the holder 22 via the helium gas is suppressed, and the temperature of the silicon substrate 10 rises.
第1の改質処理の際、第1の保護膜64aを第1の改質保護膜65aに改質する。第1の改質保護膜65aの化学組成は、例えば、第1の保護膜64aと異なる。 During the first modification process, the first protective film 64a is modified into a first modified protective film 65a. The chemical composition of the first modified protective film 65a is different from that of the first protective film 64a, for example.
第1の改質処理の際、第1の保護膜64aは、例えば、還元される。第1の改質処理の際、例えば、第1の保護膜64aのフッ素濃度が低減する。 During the first modification process, the first protective film 64a is, for example, reduced. During the first modification process, for example, the fluorine concentration of the first protective film 64a is reduced.
第1の改質処理の際、例えば、第1の保護膜64aの上に膜は形成されない。第1の改質処理の後に、例えば、メモリホールMHの内径は減少しない。第1の改質処理の後に、例えば、メモリホールMHの空洞部の体積は減少しない。 During the first modification process, for example, no film is formed on the first protective film 64a. After the first modification process, for example, the inner diameter of the memory hole MH does not decrease. After the first modification process, for example, the volume of the cavity of the memory hole MH does not decrease.
第1の改質処理の後に、時刻t4において、ヘリウムガスの圧力を、第3の圧力P3に制御する。第1の改質処理の後に、時刻t4において、ヘリウムガスの圧力を、第2の圧力P2から第3の圧力P3に変更する。第2の状態を実現した後に、ヘリウムガスの圧力を第3の圧力P3に制御する。 After the first reforming process, at time t4, the pressure of the helium gas is controlled to the third pressure P3. After the first reforming process, at time t4, the pressure of the helium gas is changed from the second pressure P2 to the third pressure P3. After the second state is achieved, the pressure of the helium gas is controlled to the third pressure P3.
第3の圧力P3は、第2の圧力P2より高い。ヘリウムガスの圧力は、例えば、第1の主バルブ50を用いた流量制御により制御される。例えば、第1の主バルブ50を開けることで、熱伝導ガス領域76へのヘリウムガスの流入を開始する。第1の主バルブ50の開度を調整することで、ヘリウムガスの圧力を第3の圧力P3に制御する。 The third pressure P3 is higher than the second pressure P2. The pressure of the helium gas is controlled, for example, by flow rate control using the first main valve 50. For example, opening the first main valve 50 starts the flow of helium gas into the thermal conduction gas region 76. The pressure of the helium gas is controlled to the third pressure P3 by adjusting the opening of the first main valve 50.
第3の圧力P3は、例えば、133Pa(1Torr)以上13332Pa(100Torr)以下である。第3の圧力P3は、例えば、第1の圧力P1と等しい。 The third pressure P3 is, for example, equal to or greater than 133 Pa (1 Torr) and equal to or less than 13,332 Pa (100 Torr). The third pressure P3 is, for example, equal to the first pressure P1.
第1の改質処理の後に、例えば、時刻t4において、チャンバ20の内部に第3の電力Pw3が印加される。時刻t4において、チャンバ20の内部に印加される高周波電力を、第2の電力Pw2から第3の電力Pw3に変更する。第3の電力Pw3は、第2の電力Pw2よりも高い。 After the first modification process, for example, at time t4, a third power Pw3 is applied to the interior of the chamber 20. At time t4, the high-frequency power applied to the interior of the chamber 20 is changed from the second power Pw2 to the third power Pw3. The third power Pw3 is higher than the second power Pw2.
また、時刻t4において、チャンバ20の中に、第2のエッチングガスが供給される。第2のエッチングガスは、第3のプロセスガスの一例である。第2のエッチングガスは、プロセスガス供給配管30からシャワープレート32を通って、チャンバ20の中に供給される。例えば、時刻t4においてチャンバ20の内部に供給されるガスを、第1の改質ガスから第2のエッチングガスに切り替える。 Furthermore, at time t4, a second etching gas is supplied into the chamber 20. The second etching gas is an example of a third process gas. The second etching gas is supplied into the chamber 20 from the process gas supply pipe 30 through the shower plate 32. For example, at time t4, the gas supplied into the chamber 20 is switched from the first modifying gas to the second etching gas.
第2のエッチングガスは、例えば、炭素(C)及びフッ素(F)を含む。 The second etching gas contains, for example, carbon (C) and fluorine (F).
ヘリウムガスの圧力を、第3の圧力P3に制御し、チャンバ20の内部に印加される高周波電力を第3の電力Pw3に変更し、チャンバ20の内部へ第2のエッチングガスを供給した後に、反応性イオンエッチング法を用いて、積層体60をエッチングする第2のエッチング処理が行われる(図13(a))。
炭素層62をマスクに第2のエッチング処理を行う。
The pressure of the helium gas is controlled to a third pressure P3, the high frequency power applied inside the chamber 20 is changed to a third power Pw3, and a second etching gas is supplied inside the chamber 20, and then a second etching process is performed to etch the stack 60 using a reactive ion etching method (Figure 13(a)).
A second etching process is performed using the carbon layer 62 as a mask.
第2のエッチング処理によりメモリホールMHの少なくとも底面をエッチングする。時刻t4と時刻t5との間に、第2のエッチング処理が行われる。第2のエッチング処理の際、メモリホールMHは積層体60を貫通しない。 The second etching process etches at least the bottom surface of the memory hole MH. The second etching process is performed between time t4 and time t5. During the second etching process, the memory hole MH does not penetrate the stack 60.
ヘリウムガスの圧力が、第2の圧力P2から第3の圧力P3に増加することにより、ヘリウムガス中の熱の伝搬が促進される。シリコン基板10からホルダ22へのヘリウムガスを経由した放熱が促進され、シリコン基板10の温度が低下する。 Increasing the pressure of the helium gas from the second pressure P2 to the third pressure P3 promotes the transfer of heat within the helium gas. This promotes heat dissipation from the silicon substrate 10 to the holder 22 via the helium gas, lowering the temperature of the silicon substrate 10.
第2のエッチング処理の際、シリコン基板10の温度は、例えば、-150℃以上20℃以下である。第2のエッチング処理の際、例えば、シリコン基板10の温度が-150℃以上20℃以下の第3の状態が実現されている。 During the second etching process, the temperature of the silicon substrate 10 is, for example, -150°C or higher and 20°C or lower. During the second etching process, a third state is achieved, in which the temperature of the silicon substrate 10 is, for example, -150°C or higher and 20°C or lower.
第2のエッチング処理の際に、メモリホールMHの表面に第2の保護膜64bを形成する。第2の保護膜64bは、例えば、第2のエッチング処理で深くなった部分のメモリホールMHの側壁に形成される。第2の保護膜64bは、第2の膜の一例である。 During the second etching process, a second protective film 64b is formed on the surface of the memory hole MH. The second protective film 64b is formed, for example, on the sidewall of the memory hole MH in the portion that has been deepened by the second etching process. The second protective film 64b is an example of a second film.
第2の保護膜64bは、第2のエッチングガスに由来する反応生成物である。第2の保護膜64bは、例えば、炭素(C)及びフッ素(F)を含む。第2の保護膜64bは、例えば、フルオロカーボン膜である。 The second protective film 64b is a reaction product derived from the second etching gas. The second protective film 64b contains, for example, carbon (C) and fluorine (F). The second protective film 64b is, for example, a fluorocarbon film.
第2のエッチング処理の後に、時刻t5において、ヘリウムガスの圧力を、第4の圧力P4に制御する。第2のエッチング処理の後に、時刻t5において、ヘリウムガスの圧力を、第3の圧力P3から、第4の圧力P4に変更する。第4の圧力P4は、第3の圧力P3より低い。 After the second etching process, at time t5, the helium gas pressure is controlled to fourth pressure P4. After the second etching process, at time t5, the helium gas pressure is changed from third pressure P3 to fourth pressure P4. The fourth pressure P4 is lower than the third pressure P3.
ヘリウムガスの圧力は、例えば、第1の主バルブ50を用いた流量制御により制御される。例えば、第1の主バルブ50を閉じることで、熱伝導ガス領域76へのヘリウムガスの流入を遮断する。例えば、第1の主バルブ50を閉じることで、第4の圧力P4は真空に近づく。 The pressure of the helium gas is controlled, for example, by flow rate control using the first main valve 50. For example, closing the first main valve 50 blocks the flow of helium gas into the thermal conduction gas region 76. For example, closing the first main valve 50 causes the fourth pressure P4 to approach vacuum.
第4の圧力P4は、例えば、0Pa以上13.3Pa(0.1Torr)以下である。第4の圧力P4は、例えば、第3の圧力P3の100分の1以下である。 The fourth pressure P4 is, for example, 0 Pa or more and 13.3 Pa (0.1 Torr) or less. The fourth pressure P4 is, for example, 1/100 or less of the third pressure P3.
第2のエッチング処理の後に、例えば、時刻t6において、チャンバ20の内部に第4の電力Pw4が印加される。時刻t6において、チャンバ20の内部に印加される高周波電力を、第3の電力Pw3から第4の電力Pw4に変更する。第4の電力Pw4は、第3の電力Pw3よりも低い。 After the second etching process, for example, at time t6, a fourth power Pw4 is applied to the interior of the chamber 20. At time t6, the high-frequency power applied to the interior of the chamber 20 is changed from the third power Pw3 to the fourth power Pw4. The fourth power Pw4 is lower than the third power Pw3.
ヘリウムガスの圧力を第3の圧力P3に制御し、チャンバ20の内部に印加される高周波電力を第4の電力Pw4に変更した後に、第2の改質処理を行う(図13(b))。第2の改質処理において、チャンバ20の中で、メモリホールMHに水素ラジカルを供給する。第2の改質処理は、第2の処理の一例である。 The helium gas pressure is controlled to a third pressure P3, and the high-frequency power applied to the interior of the chamber 20 is changed to a fourth power Pw4, after which a second modification process is performed (Figure 13(b)). In the second modification process, hydrogen radicals are supplied to the memory holes MH in the chamber 20. The second modification process is an example of a second process.
第2の改質処理の際に、例えば、時刻t6において、チャンバ20の内部に第2の改質ガスが供給される。第2の改質ガスは、水素(H)を含むガスである。第2の改質ガスは、例えば、水素ガスを含む。第2の改質ガスは、第4のプロセスガスの一例である。 During the second modifying process, for example, at time t6, a second modifying gas is supplied into the chamber 20. The second modifying gas is a gas containing hydrogen (H). The second modifying gas contains, for example, hydrogen gas. The second modifying gas is an example of a fourth process gas.
第2の改質処理の際に、チャンバ20の内部に供給されるガスを第2のエッチングガスから第2の改質ガスに切り替える。例えば、時刻t6においてチャンバ20の内部に供給されるガスを第2のエッチングガスから第2の改質ガスに切り替える。 During the second modification process, the gas supplied to the interior of the chamber 20 is switched from the second etching gas to the second modifying gas. For example, at time t6, the gas supplied to the interior of the chamber 20 is switched from the second etching gas to the second modifying gas.
第2の改質処理の際に、水素ガスに、高周波電力が印加されることにより、水素ラジカルを含むプラズマが生成される。 During the second modification process, high-frequency power is applied to the hydrogen gas to generate plasma containing hydrogen radicals.
水素ラジカルを含むプラズマは、シリコン基板10の表面に供給される。水素ラジカルは、メモリホールMHの中に供給される。第2の保護膜64bの表面は、水素ラジカルにさらされる。 Plasma containing hydrogen radicals is supplied to the surface of the silicon substrate 10. The hydrogen radicals are supplied into the memory holes MH. The surface of the second protective film 64b is exposed to the hydrogen radicals.
第2の改質処理は、シリコン基板10の温度が200℃以上350℃以下の状態で行われる。第2の改質処理の際、シリコン基板10の温度が200℃以上350℃以下の第4の状態が実現されている。 The second modification process is performed when the temperature of the silicon substrate 10 is between 200°C and 350°C. During the second modification process, a fourth state is achieved in which the temperature of the silicon substrate 10 is between 200°C and 350°C.
時刻t5において、ヘリウムガスの圧力を、第3の圧力P3から、第4の圧力P4に制御した後に、シリコン基板10の温度が上昇し、シリコン基板10の温度が200℃以上の第4の状態が実現される。ヘリウムガスの圧力が低下することにより、ヘリウムガス中の熱の伝搬が抑制される。シリコン基板10からホルダ22へのヘリウムガスを経由した放熱が抑制され、シリコン基板10の温度が上昇する。 At time t5, after the helium gas pressure is controlled from the third pressure P3 to the fourth pressure P4, the temperature of the silicon substrate 10 rises, and a fourth state is achieved in which the temperature of the silicon substrate 10 is 200°C or higher. The reduction in the helium gas pressure suppresses the propagation of heat within the helium gas. Heat dissipation from the silicon substrate 10 to the holder 22 via the helium gas is suppressed, and the temperature of the silicon substrate 10 rises.
第2の改質処理の際、第2の保護膜64bを第2の改質保護膜65bに改質する。第2の改質保護膜65bの化学組成は、例えば、第2の保護膜64bと異なる。 During the second modification process, the second protective film 64b is modified into a second modified protective film 65b. The chemical composition of the second modified protective film 65b is different from that of the second protective film 64b, for example.
第2の改質処理の際、第2の保護膜64bは、例えば、還元される。第2の改質処理の際、例えば、第2の保護膜64bのフッ素濃度が低減する。 During the second modification process, the second protective film 64b is, for example, reduced. During the second modification process, the fluorine concentration of the second protective film 64b is reduced, for example.
第2の改質処理の際、例えば、第2の保護膜64bの上に膜は形成されない。第2の改質処理の後に、例えば、メモリホールMHの内径は減少しない。第2の改質処理の後に、例えば、メモリホールMHの空洞部の体積は減少しない。 During the second modification process, for example, no film is formed on the second protective film 64b. After the second modification process, for example, the inner diameter of the memory hole MH does not decrease. After the second modification process, for example, the volume of the cavity of the memory hole MH does not decrease.
第2の改質処理の後に、時刻t7において、ヘリウムガスの圧力を、第5の圧力P5に制御する。第2の改質処理の後に、時刻t7において、ヘリウムガスの圧力を、第4の圧力P4から第5の圧力P5に変更する。第4の状態を実現した後に、ヘリウムガスの圧力を第5の圧力P5に制御する。 After the second reforming process, at time t7, the pressure of the helium gas is controlled to the fifth pressure P5. After the second reforming process, at time t7, the pressure of the helium gas is changed from the fourth pressure P4 to the fifth pressure P5. After the fourth state is achieved, the pressure of the helium gas is controlled to the fifth pressure P5.
第5の圧力P5は、第4の圧力P4より高い。ヘリウムガスの圧力は、例えば、第1の主バルブ50を用いた流量制御により制御される。例えば、第1の主バルブ50を開けることで、熱伝導ガス領域76へのヘリウムガスの流入を開始する。第1の主バルブ50の開度を調整することで、ヘリウムガスの圧力を第5の圧力P5に制御する。 The fifth pressure P5 is higher than the fourth pressure P4. The pressure of the helium gas is controlled, for example, by flow rate control using the first main valve 50. For example, opening the first main valve 50 starts the flow of helium gas into the thermal conduction gas region 76. The pressure of the helium gas is controlled to the fifth pressure P5 by adjusting the opening of the first main valve 50.
第5の圧力P5は、例えば、133Pa(1Torr)以上13332Pa(100Torr)以下である。第5の圧力P5は、例えば、第1の圧力P1と等しい。 The fifth pressure P5 is, for example, equal to or greater than 133 Pa (1 Torr) and equal to or less than 13,332 Pa (100 Torr). The fifth pressure P5 is, for example, equal to the first pressure P1.
第2の改質処理の後に、例えば、時刻t7において、チャンバ20の内部に第5の電力Pw5が印加される。時刻t7において、チャンバ20の内部に印加される高周波電力を、第4の電力Pw4から第5の電力Pw5に変更する。第5の電力Pw5は、第4の電力Pw4よりも高い。 After the second modification process, for example, at time t7, a fifth power Pw5 is applied to the interior of the chamber 20. At time t7, the high-frequency power applied to the interior of the chamber 20 is changed from the fourth power Pw4 to a fifth power Pw5. The fifth power Pw5 is higher than the fourth power Pw4.
また、時刻t7において、チャンバ20の中に、第3のエッチングガスが供給される。第3のエッチングガスは、第5のプロセスガスの一例である。第3のエッチングガスは、プロセスガス供給配管30からシャワープレート32を通って、チャンバ20の中に供給される。例えば、時刻t7においてチャンバ20の内部に供給されるガスを、第2の改質ガスから第3のエッチングガスに切り替える。 Furthermore, at time t7, a third etching gas is supplied into the chamber 20. The third etching gas is an example of a fifth process gas. The third etching gas is supplied into the chamber 20 from the process gas supply pipe 30 through the shower plate 32. For example, at time t7, the gas supplied into the chamber 20 is switched from the second modifying gas to the third etching gas.
第3のエッチングガスは、例えば、炭素(C)及びフッ素(F)を含む。 The third etching gas contains, for example, carbon (C) and fluorine (F).
ヘリウムガスの圧力を、第5の圧力P5に制御し、チャンバ20の内部に印加される高周波電力を第5の電力Pw5に変更し、チャンバ20の内部へ第3のエッチングガスを供給した後に、反応性イオンエッチング法を用いて、積層体60をエッチングする第3のエッチング処理が行われる(図13(c))。炭素層62をマスクに第3のエッチング処理を行う。 The helium gas pressure is controlled to a fifth pressure P5, the high-frequency power applied to the interior of the chamber 20 is changed to a fifth power Pw5, and a third etching gas is supplied to the interior of the chamber 20. After that, a third etching process is performed using reactive ion etching to etch the laminate 60 (Figure 13(c)). The third etching process is performed using the carbon layer 62 as a mask.
第3のエッチング処理によりメモリホールMHの少なくとも底面をエッチングする。時刻t7と時刻t8との間に、第3のエッチング処理が行われる。第3のエッチング処理の際、メモリホールMHは積層体60を貫通しない。 The third etching process etches at least the bottom surface of the memory hole MH. The third etching process is performed between time t7 and time t8. During the third etching process, the memory hole MH does not penetrate the stack 60.
ヘリウムガスの圧力が、第4の圧力P4から第5の圧力P5に増加することにより、ヘリウムガス中の熱の伝搬が促進される。シリコン基板10からホルダ22へのヘリウムガスを経由した放熱が促進され、シリコン基板10の温度が低下する。 Increasing the pressure of the helium gas from the fourth pressure P4 to the fifth pressure P5 promotes the transfer of heat within the helium gas. This promotes heat dissipation from the silicon substrate 10 to the holder 22 via the helium gas, lowering the temperature of the silicon substrate 10.
第3のエッチング処理の際、シリコン基板10の温度は、例えば、-150℃以上20℃以下である。第3のエッチング処理の際、例えば、シリコン基板10の温度が-150℃以上20℃以下の第5の状態が実現されている。 During the third etching process, the temperature of the silicon substrate 10 is, for example, -150°C or higher and 20°C or lower. During the third etching process, a fifth state is achieved, in which the temperature of the silicon substrate 10 is, for example, -150°C or higher and 20°C or lower.
第3のエッチング処理の際に、メモリホールMHの表面に第3の保護膜64cを形成する。第3の保護膜64cは、例えば、第3のエッチング処理で深くなった部分のメモリホールMHの側壁に形成される。第3の保護膜64cは、第3の膜の一例である。 During the third etching process, a third protective film 64c is formed on the surface of the memory hole MH. The third protective film 64c is formed, for example, on the sidewall of the memory hole MH in the portion that has been deepened by the third etching process. The third protective film 64c is an example of a third film.
第3の保護膜64cは、第3のエッチングガスに由来する反応生成物である。第3の保護膜64cは、例えば、炭素(C)及びフッ素(F)を含む。第3の保護膜64cは、例えば、フルオロカーボン膜である。 The third protective film 64c is a reaction product derived from the third etching gas. The third protective film 64c contains, for example, carbon (C) and fluorine (F). The third protective film 64c is, for example, a fluorocarbon film.
第3のエッチング処理の後に、時刻t8において、ヘリウムガスの圧力を、第6の圧力P6に制御する。第3のエッチング処理の後に、時刻t8において、ヘリウムガスの圧力を、第5の圧力P5から、第6の圧力P6に変更する。第6の圧力P6は、第5の圧力P5より低い。 After the third etching process, at time t8, the helium gas pressure is controlled to sixth pressure P6. After the third etching process, at time t8, the helium gas pressure is changed from fifth pressure P5 to sixth pressure P6. Sixth pressure P6 is lower than fifth pressure P5.
ヘリウムガスの圧力は、例えば、第1の主バルブ50を用いた流量制御により制御される。例えば、第1の主バルブ50を閉じることで、熱伝導ガス領域76へのヘリウムガスの流入を遮断する。例えば、第1の主バルブ50を閉じることで、第6の圧力P6は真空に近づく。 The pressure of the helium gas is controlled, for example, by flow rate control using the first main valve 50. For example, closing the first main valve 50 blocks the flow of helium gas into the thermal conduction gas region 76. For example, closing the first main valve 50 causes the sixth pressure P6 to approach vacuum.
第6の圧力P6は、例えば、0Pa以上13.3Pa(0.1Torr)以下である。第6の圧力P6は、例えば、第5の圧力P5の100分の1以下である。 The sixth pressure P6 is, for example, 0 Pa or more and 13.3 Pa (0.1 Torr) or less. The sixth pressure P6 is, for example, 1/100 or less of the fifth pressure P5.
第3のエッチング処理の後に、例えば、時刻t9において、チャンバ20の内部に第6の電力Pw6が印加される。時刻t9において、チャンバ20の内部に印加される高周波電力を、第5の電力Pw5から第6の電力Pw6に変更する。第6の電力Pw6は、第5の電力Pw5よりも低い。 After the third etching process, for example, at time t9, a sixth power Pw6 is applied to the interior of the chamber 20. At time t9, the high-frequency power applied to the interior of the chamber 20 is changed from the fifth power Pw5 to the sixth power Pw6. The sixth power Pw6 is lower than the fifth power Pw5.
ヘリウムガスの圧力を第6の圧力P6に制御し、チャンバ20の内部に印加される高周波電力を第6の電力Pw6に変更した後に、第3の改質処理を行う(図13(d))。第3の改質処理において、チャンバ20の中で、メモリホールMHに水素ラジカルを供給する。第3の改質処理は、第3の処理の一例である。 The helium gas pressure is controlled to a sixth pressure P6, and the high-frequency power applied to the interior of the chamber 20 is changed to a sixth power Pw6, after which a third modification process is performed (Figure 13(d)). In the third modification process, hydrogen radicals are supplied to the memory holes MH in the chamber 20. The third modification process is an example of a third process.
第3の改質処理の際に、例えば、時刻t9において、チャンバ20の内部に第3の改質ガスが供給される。第3の改質ガスは、水素(H)を含むガスである。第3の改質ガスは、例えば、水素ガスを含む。 During the third reforming process, for example, at time t9, a third reforming gas is supplied into the chamber 20. The third reforming gas is a gas containing hydrogen (H). The third reforming gas contains, for example, hydrogen gas.
第3の改質処理の際に、チャンバ20の内部に供給されるガスを第3のエッチングガスから第3の改質ガスに切り替える。例えば、時刻t9においてチャンバ20の内部に供給されるガスを第3のエッチングガスから第3の改質ガスに切り替える。 During the third modification process, the gas supplied to the interior of the chamber 20 is switched from the third etching gas to the third modifying gas. For example, at time t9, the gas supplied to the interior of the chamber 20 is switched from the third etching gas to the third modifying gas.
第3の改質処理の際に、水素ガスに、高周波電力が印加されることにより、水素ラジカルを含むプラズマが生成される。 During the third modification process, high-frequency power is applied to the hydrogen gas to generate plasma containing hydrogen radicals.
水素ラジカルを含むプラズマは、シリコン基板10の表面に供給される。水素ラジカルは、メモリホールMHの中に供給される。第3の保護膜64cの表面は、水素ラジカルにさらされる。 Plasma containing hydrogen radicals is supplied to the surface of the silicon substrate 10. The hydrogen radicals are supplied into the memory holes MH. The surface of the third protective film 64c is exposed to the hydrogen radicals.
第3の改質処理は、シリコン基板10の温度が200℃以上350℃以下の状態で行われる。第3の改質処理の際、シリコン基板10の温度が200℃以上350℃以下の第6の状態が実現されている。 The third modification process is performed when the temperature of the silicon substrate 10 is between 200°C and 350°C. During the third modification process, a sixth state is achieved in which the temperature of the silicon substrate 10 is between 200°C and 350°C.
時刻t8において、ヘリウムガスの圧力を、第5の圧力P5から、第6の圧力P6に制御した後に、シリコン基板10の温度が上昇し、シリコン基板10の温度が200℃以上の第6の状態が実現される。ヘリウムガスの圧力が低下することにより、ヘリウムガス中の熱の伝搬が抑制される。シリコン基板10からホルダ22へのヘリウムガスを経由した放熱が抑制され、シリコン基板10の温度が上昇する。 At time t8, after the helium gas pressure is controlled from fifth pressure P5 to sixth pressure P6, the temperature of the silicon substrate 10 rises, and a sixth state is achieved in which the temperature of the silicon substrate 10 is 200°C or higher. The reduction in helium gas pressure suppresses the propagation of heat within the helium gas. Heat dissipation from the silicon substrate 10 to the holder 22 via the helium gas is suppressed, and the temperature of the silicon substrate 10 rises.
第3の改質処理の際、第3の保護膜64cを第3の改質保護膜65cに改質する。第3の改質保護膜65cの化学組成は、例えば、第3の保護膜64cと異なる。 During the third modification process, the third protective film 64c is modified into a third modified protective film 65c. The chemical composition of the third modified protective film 65c is different from that of the third protective film 64c, for example.
第3の改質処理の際、第3の保護膜64cは、例えば、還元される。第3の改質処理の際、例えば、第3の保護膜64cのフッ素濃度が低減する。 During the third modification process, the third protective film 64c is, for example, reduced. During the third modification process, for example, the fluorine concentration of the third protective film 64c is reduced.
第3の改質処理の際、例えば、第3の保護膜64cの上に膜は形成されない。第3の改質処理の後に、例えば、メモリホールMHの内径は減少しない。第3の改質処理の後に、例えば、メモリホールMHの空洞部の体積は減少しない。 During the third modification process, for example, no film is formed on the third protective film 64c. After the third modification process, for example, the inner diameter of the memory hole MH does not decrease. After the third modification process, for example, the volume of the cavity of the memory hole MH does not decrease.
第3の改質処理の後に、時刻t10において、ヘリウムガスの圧力を、第7の圧力P7に制御する。第3の改質処理の後に、時刻t10において、ヘリウムガスの圧力を、第6の圧力P6から第7の圧力P7に変更する。第6の状態を実現した後に、ヘリウムガスの圧力を第7の圧力P7に制御する。 After the third reforming process, at time t10, the pressure of the helium gas is controlled to the seventh pressure P7. After the third reforming process, at time t10, the pressure of the helium gas is changed from the sixth pressure P6 to the seventh pressure P7. After the sixth state is achieved, the pressure of the helium gas is controlled to the seventh pressure P7.
第7の圧力P7は、第6の圧力P6より高い。ヘリウムガスの圧力は、例えば、第1の主バルブ50を用いた流量制御により制御される。例えば、第1の主バルブ50を開けることで、熱伝導ガス領域76へのヘリウムガスの流入を開始する。第1の主バルブ50の開度を調整することで、ヘリウムガスの圧力を第7の圧力P7に制御する。 The seventh pressure P7 is higher than the sixth pressure P6. The pressure of the helium gas is controlled, for example, by flow rate control using the first main valve 50. For example, opening the first main valve 50 starts the flow of helium gas into the thermal conduction gas region 76. The pressure of the helium gas is controlled to the seventh pressure P7 by adjusting the opening of the first main valve 50.
第7の圧力P7は、例えば、133Pa(1Torr)以上13332Pa(100Torr)以下である。第7の圧力P7は、例えば、第1の圧力P1と等しい。 The seventh pressure P7 is, for example, equal to or greater than 133 Pa (1 Torr) and equal to or less than 13,332 Pa (100 Torr). The seventh pressure P7 is, for example, equal to the first pressure P1.
第3の改質処理の後に、例えば、時刻t10において、チャンバ20の内部に第7の電力Pw7が印加される。時刻t10において、チャンバ20の内部に印加される高周波電力を、第6の電力Pw6から第7の電力Pw7に変更する。第7の電力Pw7は、第6の電力Pw6よりも高い。 After the third modification process, for example, at time t10, a seventh power Pw7 is applied to the interior of the chamber 20. At time t10, the high-frequency power applied to the interior of the chamber 20 is changed from the sixth power Pw6 to the seventh power Pw7. The seventh power Pw7 is higher than the sixth power Pw6.
また、時刻t10において、チャンバ20の中に、第4のエッチングガスが供給される。第4のエッチングガスは、プロセスガス供給配管30からシャワープレート32を通って、チャンバ20の中に供給される。例えば、時刻t10においてチャンバ20の内部に供給されるガスを、第3の改質ガスから第4のエッチングガスに切り替える。 Furthermore, at time t10, a fourth etching gas is supplied into the chamber 20. The fourth etching gas is supplied into the chamber 20 from the process gas supply pipe 30 through the shower plate 32. For example, at time t10, the gas supplied into the chamber 20 is switched from the third modifying gas to the fourth etching gas.
第4のエッチングガスは、例えば、炭素(C)及びフッ素(F)を含む。 The fourth etching gas contains, for example, carbon (C) and fluorine (F).
ヘリウムガスの圧力を、第7の圧力P7に制御し、チャンバ20の内部に印加される高周波電力を第7の電力Pw7に変更し、チャンバ20の内部へ第4のエッチングガスを供給した後に、反応性イオンエッチング法を用いて、積層体60をエッチングする第4のエッチング処理が行われる(図14(a))。炭素層62をマスクに第4のエッチング処理を行う。 The helium gas pressure is controlled to a seventh pressure P7, the high-frequency power applied to the interior of the chamber 20 is changed to a seventh power Pw7, and a fourth etching gas is supplied to the interior of the chamber 20. Then, a fourth etching process is performed using reactive ion etching to etch the laminate 60 (Figure 14(a)). The fourth etching process is performed using the carbon layer 62 as a mask.
第4のエッチング処理によりメモリホールMHの少なくとも底面をエッチングする。時刻t10と時刻t11との間に、第4のエッチング処理が行われる。第4のエッチング処理の際、メモリホールMHは積層体60を貫通する。 The fourth etching process etches at least the bottom surface of the memory hole MH. The fourth etching process is performed between time t10 and time t11. During the fourth etching process, the memory hole MH penetrates the stack 60.
ヘリウムガスの圧力が、第6の圧力P6から第7の圧力P7に増加することにより、ヘリウムガス中の熱の伝搬が促進される。シリコン基板10からホルダ22へのヘリウムガスを経由した放熱が促進され、シリコン基板10の温度が低下する。 Increasing the pressure of the helium gas from the sixth pressure P6 to the seventh pressure P7 promotes the transfer of heat within the helium gas. This promotes heat dissipation from the silicon substrate 10 to the holder 22 via the helium gas, lowering the temperature of the silicon substrate 10.
第4のエッチング処理の際、シリコン基板10の温度は、例えば、-150℃以上20℃以下である。第4のエッチング処理の際、例えば、シリコン基板10の温度が-150℃以上20℃以下の第7の状態が実現されている。 During the fourth etching process, the temperature of the silicon substrate 10 is, for example, -150°C or higher and 20°C or lower. During the fourth etching process, a seventh state is achieved, in which the temperature of the silicon substrate 10 is, for example, -150°C or higher and 20°C or lower.
第4のエッチング処理の際に、メモリホールMHの表面に第4の保護膜64dを形成する。第4の保護膜64dは、例えば、第4のエッチング処理で深くなった部分のメモリホールMHの側壁に形成される。 During the fourth etching process, a fourth protective film 64d is formed on the surface of the memory hole MH. The fourth protective film 64d is formed, for example, on the sidewall of the memory hole MH in the portion that has been deepened by the fourth etching process.
第4の保護膜64dは、第4のエッチングガスに由来する反応生成物である。第4の保護膜64dは、例えば、炭素(C)及びフッ素(F)を含む。第4の保護膜64dは、例えば、フルオロカーボン膜である。 The fourth protective film 64d is a reaction product derived from the fourth etching gas. The fourth protective film 64d contains, for example, carbon (C) and fluorine (F). The fourth protective film 64d is, for example, a fluorocarbon film.
第4のエッチング処理の後に、時刻t11において、チャンバ20の内部への高周波電力の印加を停止する。また、時刻t11において、チャンバ20の中への、第4のエッチング処理エッチングガスの供給が遮断される。 After the fourth etching process, at time t11, the application of high-frequency power to the interior of chamber 20 is stopped. Also, at time t11, the supply of etching gas for the fourth etching process into chamber 20 is cut off.
時刻t11に、メモリホールMHのエッチングが終了する。 At time t11, etching of memory hole MH is completed.
積層体60を貫通したメモリホールMHのアスペクト比は、例えば、30以上である。 The aspect ratio of the memory hole MH that penetrates the stack 60 is, for example, 30 or more.
第4のエッチング処理の後、RIE装置のチャンバ20からシリコン基板10を搬出する。 After the fourth etching process, the silicon substrate 10 is removed from the chamber 20 of the RIE apparatus.
なお、第1のエッチングガス、第2のエッチングガス、第3のエッチングガス、及び第4のエッチングガスは、例えば、炭素(C)及びフッ素(F)を含む。また、第1のエッチングガス、第2のエッチングガス、第3のエッチングガス、及び第4のエッチングガスは、例えば、酸素(O)を含む。また、第1のエッチングガス、第2のエッチングガス、第3のエッチングガス、及び第4のエッチングガスは、例えば、水素(H)を含む。 The first etching gas, second etching gas, third etching gas, and fourth etching gas contain, for example, carbon (C) and fluorine (F). The first etching gas, second etching gas, third etching gas, and fourth etching gas contain, for example, oxygen (O). The first etching gas, second etching gas, third etching gas, and fourth etching gas contain, for example, hydrogen (H).
第1のエッチングガス、第2のエッチングガス、第3のエッチングガス、及び第4のエッチングガスは、例えば、CxHyFz(xは1以上の整数、yは0以上の整数、zは1以上の整数)を含む。第1のエッチングガス、第2のエッチングガス、第3のエッチングガス、及び第4のエッチングガスは、例えば、C4F6、C4F8、CH2F2を含む。 The first etching gas, the second etching gas, the third etching gas, and the fourth etching gas include, for example, CxHyFz (x is an integer of 1 or more, y is an integer of 0 or more, and z is an integer of 1 or more). The first etching gas, the second etching gas, the third etching gas, and the fourth etching gas include, for example , C4F6 , C4F8 , and CH2F2 .
第1のエッチングガス、第2のエッチングガス、第3のエッチングガス、及び第4のエッチングガスは、例えば、酸素ガスを含む。 The first etching gas, second etching gas, third etching gas, and fourth etching gas contain, for example, oxygen gas.
第1のエッチングガス、第2のエッチングガス、第3のエッチングガス、及び第4のエッチングガスは、例えば、C4F6、C4F8、CH2F2、及び酸素ガスの混合ガスである。 The first etching gas, the second etching gas, the third etching gas, and the fourth etching gas are, for example, mixed gases of C 4 F 6 , C 4 F 8 , CH 2 F 2 , and oxygen gas.
第1のエッチングガス、第2のエッチングガス、第3のエッチングガス、及び第4のエッチングガスは、例えば、同一のガスである。また、例えば、第1のエッチングガス、第2のエッチングガス、第3のエッチングガス、及び第4のエッチングガスの少なくもいずれか一つのガスが他のガスと異なる。 The first etching gas, second etching gas, third etching gas, and fourth etching gas may, for example, be the same gas. Also, for example, at least one of the first etching gas, second etching gas, third etching gas, and fourth etching gas may be different from the other gases.
なお、第1の改質ガス、第2の改質ガス、及び第3の改質ガスは、水素(H)を含む。第1の改質ガス、第2の改質ガス、及び第3の改質ガスは、例えば、水素ガスを含む。 The first, second, and third reforming gases contain hydrogen (H). The first, second, and third reforming gases contain, for example, hydrogen gas.
次に、炭素層62、第1の改質保護膜65a、第2の改質保護膜65b、第3の改質保護膜65c、及び第4の保護膜64dを除去する(図14(b))。炭素層62、第1の改質保護膜65a、第2の改質保護膜65b、第3の改質保護膜65c、及び第4の保護膜64dの除去は、例えば、酸素プラズマを用いたアッシング処理により行う。 Next, the carbon layer 62, the first modified protective film 65a, the second modified protective film 65b, the third modified protective film 65c, and the fourth protective film 64d are removed (Figure 14(b)). The carbon layer 62, the first modified protective film 65a, the second modified protective film 65b, the third modified protective film 65c, and the fourth protective film 64d are removed by, for example, an ashing process using oxygen plasma.
次に、メモリホールMHの中に、積層絶縁層66を形成する(図14(c))。積層絶縁層66は、例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、及び酸化アルミニウム膜の積層構造を有する。積層絶縁層66は、最終的にゲート絶縁層13となる。 Next, a laminated insulating layer 66 is formed in the memory hole MH (Figure 14(c)). The laminated insulating layer 66 has a laminated structure of, for example, a silicon oxide film, a silicon nitride film, and an aluminum oxide film. The laminated insulating layer 66 will eventually become the gate insulating layer 13.
次に、メモリホールMHの中に、多結晶シリコン層68を形成する(図14(d))。多結晶シリコン層68は、最終的にチャネル層11となる。 Next, a polycrystalline silicon layer 68 is formed in the memory hole MH (Figure 14(d)). The polycrystalline silicon layer 68 will eventually become the channel layer 11.
次に、窒化シリコン膜60bを選択的に除去する(図15(a))。 Next, the silicon nitride film 60b is selectively removed (Figure 15(a)).
次に、窒化シリコン膜60bを除去した領域に第1のタングステン層70を形成する(図15(b))。第1のタングステン層70は、最終的にワード線WLとなる。 Next, a first tungsten layer 70 is formed in the area where the silicon nitride film 60b has been removed (Figure 15(b)). The first tungsten layer 70 will eventually become the word line WL.
次に、多結晶シリコン層68の上に第2のタングステン層69を形成する(図15(c))。第2のタングステン層69は、最終的にビット線BLとなる。 Next, a second tungsten layer 69 is formed on the polycrystalline silicon layer 68 (Figure 15(c)). The second tungsten layer 69 will eventually become the bit line BL.
以上の製造方法により、図1に示す不揮発性メモリ100が製造される。 The non-volatile memory 100 shown in Figure 1 is manufactured using the above manufacturing method.
次に、第5の実施形態の半導体装置の製造方法の作用及び効果について説明する。 Next, we will explain the operation and effects of the semiconductor device manufacturing method of the fifth embodiment.
以下、説明の都合上、第1のエッチング処理、第2のエッチング処理、第3のエッチング処理、及び第4のエッチング処理を総称して、単にエッチング処理という場合がある。また、第1の改質処理、第2の改質処理、及び第3の改質処理を総称して、単に改質処理という場合がある。また、第1の保護膜64a、第2の保護膜64b、及び第3の保護膜64cを総称して、単に保護膜64という場合がある。また、第1の改質保護膜65a、第2の改質保護膜65b、及び第3の改質保護膜65cを総称して、単に改質保護膜65という場合がある。 Hereinafter, for convenience of explanation, the first etching process, second etching process, third etching process, and fourth etching process may be collectively referred to simply as etching process. The first modification process, second modification process, and third modification process may be collectively referred to simply as modification process. The first protective film 64a, second protective film 64b, and third protective film 64c may be collectively referred to simply as protective film 64. The first modified protective film 65a, second modified protective film 65b, and third modified protective film 65c may be collectively referred to simply as modified protective film 65.
メモリセルが3次元的に配置された不揮発性メモリでは、メモリを大容量化するために、例えば、メモリホールの穴径を縮小し、ワード線WLの積層数を増加させる。メモリホールの穴径を縮小し、ワード線WLの積層数を増加させると、高いアスペクト比(メモリホールの深さ/メモリホールの穴径)のメモリホールの形成が必要となる。 In non-volatile memories with memory cells arranged three-dimensionally, increasing the memory capacity requires, for example, reducing the diameter of the memory holes and increasing the number of stacked word lines WL. Reducing the diameter of the memory holes and increasing the number of stacked word lines WL requires forming memory holes with a high aspect ratio (depth of memory hole / diameter of memory hole).
メモリホールのアスペクト比が高くなると、メモリホールの形状がボーイング形状になるという問題が生じる。メモリホールのボーイング形状は、メモリホールを形成するエッチングの途中で穴径が広がることにより生ずる。 When the aspect ratio of a memory hole becomes high, the problem of the memory hole becoming bowed arises. The bowed shape of a memory hole occurs when the hole diameter widens during the etching process that forms the memory hole.
メモリホールのエッチングの際には、プラズマ化したエッチングガスに由来する物質が側壁に付着し、側壁に保護膜が形成される。メモリホールの側壁に保護膜が形成されることで、側壁のエッチングが防止され、穴径が広がることが抑制される。 When etching a memory hole, substances derived from the plasma-converted etching gas adhere to the sidewalls, forming a protective film on the sidewalls. The formation of a protective film on the sidewalls of the memory hole prevents the sidewalls from being etched and prevents the hole diameter from widening.
メモリホールのエッチングの途中で穴径が広がる原因として、エッチングの際にメモリホールの側壁に形成される保護膜と、メモリホールの側壁に露出した材料が反応し、メモリホールの側壁のエッチングが進行することが考えられる。保護膜と側壁に露出した材料の反応は、例えば、エッチングの際に保護膜に入射されるイオンの運動エネルギーによって進行する。メモリホールの側壁のエッチングが進行することで、メモリホールの穴径が広がる。 The reason why the hole diameter widens during etching of the memory hole is thought to be that the protective film formed on the sidewall of the memory hole during etching reacts with the material exposed on the sidewall of the memory hole, causing the etching of the sidewall of the memory hole to progress. The reaction between the protective film and the material exposed on the sidewall is caused, for example, by the kinetic energy of ions incident on the protective film during etching. As the etching of the sidewall of the memory hole progresses, the diameter of the memory hole widens.
メモリホールの側壁は、例えば、酸化シリコンや窒化シリコンなど、シリコン(Si)を含む材料で形成される。メモリホールの側壁に形成される保護膜は、例えば、炭素及びフッ素を含むフルオロカーボン膜である。 The sidewalls of the memory hole are formed of a material containing silicon (Si), such as silicon oxide or silicon nitride. The protective film formed on the sidewalls of the memory hole is, for example, a fluorocarbon film containing carbon and fluorine.
例えば、側壁を形成する材料に含まれるシリコンと、保護膜に含まれるフッ素が反応してフッ化ケイ素が形成される。フッ化ケイ素が形成されてガスとして離脱することで、メモリホールの側壁のエッチングが進行する。メモリホールの側壁のエッチングが進行することで、メモリホールの穴径が広がる。 For example, silicon contained in the material forming the sidewall reacts with fluorine contained in the protective film to form silicon fluoride. As silicon fluoride is formed and released as a gas, etching of the sidewall of the memory hole progresses. As etching of the sidewall of the memory hole progresses, the diameter of the memory hole widens.
第5の実施形態の半導体装置の製造方法では、メモリホールMHのエッチングの際に、側壁に形成された保護膜64を改質し、改質保護膜65を形成する。保護膜64を、改質保護膜65に改質することで、改質保護膜65とメモリホールMHの側壁を形成する材料との反応を抑制する。 In the semiconductor device manufacturing method of the fifth embodiment, when etching the memory hole MH, the protective film 64 formed on the sidewall is modified to form a modified protective film 65. By modifying the protective film 64 into the modified protective film 65, reaction between the modified protective film 65 and the material forming the sidewall of the memory hole MH is suppressed.
具体的には、例えば、保護膜64を還元して改質保護膜65を形成する。具体的には、例えば、保護膜64のフッ素濃度を低減して改質保護膜65を形成する。 Specifically, for example, the protective film 64 is reduced to form the modified protective film 65. Specifically, for example, the fluorine concentration of the protective film 64 is reduced to form the modified protective film 65.
具体的には、例えば、保護膜64の表面に水素ラジカルを供給し、水素ラジカルと保護膜64の中のフッ素を反応させ、フッ化水素を発生させる。発生したフッ化水素はガスとして離脱し、保護膜64よりもフッ素濃度が低減された改質保護膜65が形成される。 Specifically, for example, hydrogen radicals are supplied to the surface of the protective film 64, causing the hydrogen radicals to react with fluorine in the protective film 64, generating hydrogen fluoride. The generated hydrogen fluoride is released as a gas, and a modified protective film 65 is formed that has a lower fluorine concentration than the protective film 64.
改質保護膜65のフッ素濃度が低減されているため、改質保護膜65とメモリホールMHの側壁を形成する材料との反応が抑制される。したがって、メモリホールMHの側壁のエッチングが抑制され、メモリホールMHの穴径の広がりが抑制される。 Because the fluorine concentration of the modified protective film 65 is reduced, reaction between the modified protective film 65 and the material forming the sidewall of the memory hole MH is suppressed. Therefore, etching of the sidewall of the memory hole MH is suppressed, and the expansion of the hole diameter of the memory hole MH is suppressed.
また、改質保護膜65のフッ素濃度が低減されることで、改質保護膜65中では、炭素とフッ素の結合(C-F結合)の結合エネルギーよりも、結合エネルギーが高い炭素と炭素の結合(C-C結合)の割合が高くなる。したがって、メモリホールMH形成時の保護膜のエッチング耐性も高くなる。 Furthermore, by reducing the fluorine concentration in the modified protective film 65, the proportion of carbon-carbon bonds (C-C bonds), which have higher bond energy than carbon-fluorine bonds (C-F bonds), increases in the modified protective film 65. Therefore, the etching resistance of the protective film during memory hole MH formation also increases.
よって、第5の実施形態の半導体装置の製造方法によれば、メモリホールMHの側壁のエッチングが抑制され、メモリホールの形状がボーイング形状になることが抑制できる。 Therefore, according to the semiconductor device manufacturing method of the fifth embodiment, etching of the sidewalls of the memory holes MH is suppressed, and the memory holes are prevented from becoming bowed.
改質処理により保護膜64の改質を行う場合、アスペクト比の大きい深いトレンチの底部では、保護膜64の改質が困難になる場合がある。トレンチの底部の保護膜64の改質が不十分な場合、トレンチの底部の形状がボーイング形状となる。- When modifying the protective film 64 through a modification process, it may be difficult to modify the protective film 64 at the bottom of a deep trench with a large aspect ratio. If the protective film 64 at the bottom of the trench is not sufficiently modified, the bottom of the trench will have a bowing shape.
第5の実施形態の半導体装置の製造方法では、改質処理を行う際に、水素ラジカルを用いる。水素ラジカルは、例えば、水素イオンと比較して失活が生じにくい。このため、水素ラジカルは、アスペクト比の大きい、深いトレンチの底部にまで、失活することなく到達しやすいと考えられる。 In the semiconductor device manufacturing method of the fifth embodiment, hydrogen radicals are used during the modification process. Hydrogen radicals are less likely to be deactivated than, for example, hydrogen ions. For this reason, it is believed that hydrogen radicals can easily reach the bottom of deep trenches with large aspect ratios without being deactivated.
水素ラジカルを用いて保護膜64を改質させるためには、水素ラジカルと保護膜64の中のフッ素を反応させるためのエネルギーの付与が必要となる。第5の実施形態の半導体装置の製造方法では、シリコン基板10の温度を高くする。第5の実施形態の半導体装置の製造方法では、水素ラジカルと保護膜64の中のフッ素を反応させるためのエネルギーとして熱エネルギーを用いる。 To modify the protective film 64 using hydrogen radicals, it is necessary to provide energy to cause the hydrogen radicals to react with the fluorine in the protective film 64. In the semiconductor device manufacturing method of the fifth embodiment, the temperature of the silicon substrate 10 is increased. In the semiconductor device manufacturing method of the fifth embodiment, thermal energy is used as the energy to cause the hydrogen radicals to react with the fluorine in the protective film 64.
発明者による検討の結果、水素ラジカルと、フルオロカーボン膜中のフッ素とを反応させ、フルオロカーボン膜からフッ素を引き抜くためには、200℃以上の温度が必要であることが明らかになった。また、酸化シリコン膜と接するフルオロカーボン膜は、350℃を超えた温度で反応し、酸化シリコン膜のエッチングが進行することが明らかになった。また、300℃を超える温度で、フルオロカーボン膜の分解が顕在化することが明らかになった。 As a result of research by the inventors, it was found that a temperature of 200°C or higher is required to cause hydrogen radicals to react with fluorine in the fluorocarbon film and extract the fluorine from the fluorocarbon film. It was also found that a fluorocarbon film in contact with a silicon oxide film reacts at temperatures above 350°C, causing etching of the silicon oxide film. It was also found that decomposition of the fluorocarbon film becomes apparent at temperatures above 300°C.
第5の実施形態の半導体装置の製造方法では、積層体60が形成されたシリコン基板10の温度を200℃以上に制御する。したがって、水素ラジカルと、保護膜64中のフッ素の反応が進行し、保護膜64を改質することが可能となる。 In the semiconductor device manufacturing method of the fifth embodiment, the temperature of the silicon substrate 10 on which the stacked body 60 is formed is controlled to 200°C or higher. This allows the reaction between hydrogen radicals and fluorine in the protective film 64 to proceed, thereby modifying the protective film 64.
また、第5の実施形態の半導体装置の製造方法では、積層体60が形成されたシリコン基板10の温度を350℃以下に制御する。したがって、メモリホールMHの側壁の材料と保護膜64の反応を抑制し、側壁の材料がエッチングされることを抑制する。よって、メモリホールMHの穴径の広がりが抑制され、メモリホールMHの形状がボーイング形状になることが抑制できる。 Furthermore, in the semiconductor device manufacturing method of the fifth embodiment, the temperature of the silicon substrate 10 on which the stacked body 60 is formed is controlled to 350°C or less. This suppresses reaction between the material of the sidewall of the memory hole MH and the protective film 64, and prevents etching of the material of the sidewall. This suppresses the expansion of the hole diameter of the memory hole MH, and prevents the memory hole MH from becoming bowed.
保護膜64の改質を促進する観点から、改質処理の際のシリコン基板10の温度は225℃以上であることが好ましく、250℃以上であることがより好ましい。また、側壁の材料のエッチングを抑制し、保護膜64の分解を抑制する観点から、改質処理の際のシリコン基板10の温度は325℃以下であることが好ましく。300℃以下であることがより好ましい。なお、この範囲にシリコン基板の温度を制御することで、第1の実施形態の反応生成物63の除去も可能である。 From the viewpoint of promoting the modification of the protective film 64, the temperature of the silicon substrate 10 during the modification process is preferably 225°C or higher, and more preferably 250°C or higher. Furthermore, from the viewpoint of suppressing etching of the sidewall material and suppressing decomposition of the protective film 64, the temperature of the silicon substrate 10 during the modification process is preferably 325°C or lower, and more preferably 300°C or lower. Note that by controlling the temperature of the silicon substrate within this range, it is also possible to remove the reaction product 63 of the first embodiment.
第5の実施形態の半導体装置の製造方法において、積層体60のエッチング速度を向上させ、エッチング処理のスループットを向上させる観点から、積層体60が形成されたシリコン基板10の温度は低いことが好ましい。第5の実施形態の半導体装置の製造方法において、エッチング処理の際のシリコン基板10の温度は、例えば、20℃以下であることが好ましく、0℃以下であることがより好ましい。改質処理の際のシリコン基板10の温度は、エッチング処理の際のシリコン基板10の温度よりも高いことが好ましい。 In the semiconductor device manufacturing method of the fifth embodiment, from the viewpoint of improving the etching rate of the stacked body 60 and improving the throughput of the etching process, it is preferable that the temperature of the silicon substrate 10 on which the stacked body 60 is formed is low. In the semiconductor device manufacturing method of the fifth embodiment, the temperature of the silicon substrate 10 during the etching process is preferably, for example, 20°C or less, and more preferably 0°C or less. The temperature of the silicon substrate 10 during the modification process is preferably higher than the temperature of the silicon substrate 10 during the etching process.
第5の実施形態の半導体装置の製造方法では、メモリホールMHを形成する際に、被加工層である積層体60を有するシリコン基板10の温度を変化させる。すなわち、シリコン基板10の低温状態と、シリコン基板10の高温状態を交互に繰り返す。 In the semiconductor device manufacturing method of the fifth embodiment, when forming the memory hole MH, the temperature of the silicon substrate 10 having the stacked body 60, which is the layer to be processed, is changed. That is, a low-temperature state of the silicon substrate 10 and a high-temperature state of the silicon substrate 10 are alternately repeated.
上記第1の状態、第3の状態、及び第5の状態が低温状態に該当する。また、上記第2の状態、第4の状態、及び第6の状態が高温状態に該当する。 The first, third, and fifth states correspond to low-temperature states. The second, fourth, and sixth states correspond to high-temperature states.
シリコン基板10が低温状態にある時に、メモリホールMHのエッチング処理を行う。一方、シリコン基板10が高温状態にある時に、保護膜64の改質処理を行う。 The memory holes MH are etched when the silicon substrate 10 is at a low temperature. On the other hand, the protective film 64 is modified when the silicon substrate 10 is at a high temperature.
第5の実施形態の半導体装置の製造方法では、同一のRIE装置内で、シリコン基板10の低温状態と、シリコン基板10の高温状態を交互に繰り返しながらメモリホールMHを形成することで、メモリホールの形状の加工精度が向上する。また、メモリホールMHのエッチングのスループットが向上する。 In the semiconductor device manufacturing method of the fifth embodiment, the memory holes MH are formed in the same RIE apparatus by alternately exposing the silicon substrate 10 to low temperatures and high temperatures, thereby improving the processing accuracy of the memory hole shape. Furthermore, the throughput of etching the memory holes MH is improved.
第5の実施形態の半導体装置の製造方法では、シリコン基板10の高温状態と低温状態の移行を、熱伝導ガスの圧力を変化させることにより行う。熱伝導ガスは、例えば、ヘリウムガスである。 In the semiconductor device manufacturing method of the fifth embodiment, the silicon substrate 10 is transitioned between a high-temperature state and a low-temperature state by changing the pressure of the thermally conductive gas. The thermally conductive gas is, for example, helium gas.
熱伝導ガスの圧力を変化させることにより、シリコン基板10とホルダ22との間の熱の伝搬を変化させる。熱伝導ガスの圧力が高くなると熱の伝搬が加速され、熱伝導ガスの圧力が低くなると熱の伝搬が抑制される。例えば、熱伝導ガスの圧力を低下させることで、シリコン基板10を低温状態から高温状態に移行できる。また、例えば、熱伝導ガスの圧力を増加させることで、シリコン基板10を高温状態から低温状態に移行できる。 By changing the pressure of the thermal conduction gas, the heat transfer between the silicon substrate 10 and the holder 22 is changed. Increasing the pressure of the thermal conduction gas accelerates the heat transfer, while decreasing the pressure of the thermal conduction gas suppresses the heat transfer. For example, by decreasing the pressure of the thermal conduction gas, the silicon substrate 10 can be transitioned from a low-temperature state to a high-temperature state. Also, by increasing the pressure of the thermal conduction gas, the silicon substrate 10 can be transitioned from a high-temperature state to a low-temperature state.
第5の実施形態の半導体装置の製造方法では、シリコン基板10を冷却するために用いられる熱伝導ガスの圧力の変化で、シリコン基板10の温度を変化させる。したがって、RIE装置にシリコン基板10の温度を変化させるための新たな構造を追加することが不要である。よって、メモリホールの形状の加工精度を容易に向上させることができる。 In the semiconductor device manufacturing method of the fifth embodiment, the temperature of the silicon substrate 10 is changed by changing the pressure of the thermally conductive gas used to cool the silicon substrate 10. Therefore, it is not necessary to add a new structure to the RIE apparatus to change the temperature of the silicon substrate 10. This makes it possible to easily improve the processing accuracy of the shape of the memory hole.
第5の実施形態の半導体装置の製造方法において、改質処理の際に、プラズマ中のイオンが炭素層62に衝突し、炭素層62がエッチングされることを抑制する観点から、改質処理の際にシリコン基板10に印加される高周波電力は、エッチング処理の際にシリコン基板10に印加される高周波電力よりも低いことが好ましい。 In the semiconductor device manufacturing method of the fifth embodiment, from the viewpoint of preventing ions in the plasma from colliding with the carbon layer 62 and etching the carbon layer 62 during the modification process, it is preferable that the high-frequency power applied to the silicon substrate 10 during the modification process be lower than the high-frequency power applied to the silicon substrate 10 during the etching process.
以上、第5の実施形態の半導体装置の製造方法によれば、メモリホールの形状がボーイング形状になることを抑制でき、メモリホールを高い加工精度で形成できる。 As described above, the semiconductor device manufacturing method of the fifth embodiment can prevent the memory hole from becoming bowed, and can form the memory hole with high processing accuracy.
(第6の実施形態)
第6の実施形態の半導体製造装置は、チャンバと、チャンバの中に設けられ、基板を吸着可能なホルダであって、表面に凹部と、凹部に設けられた第1の孔と、凹部に設けられた第2の孔と、を含むホルダと、第1の孔に接続された第1のガス通路と、第2の孔に接続された第2のガス通路と、第1のガス通路に設けられた第1のバルブと、第2のガス通路に設けられた第2のバルブと、凹部に第1のガスを供給する第1のガス供給配管と、凹部からガスを排出するガス排出配管と、を備え、第1のガス通路及び第2のガス通路が第1のガス供給配管に接続されるか、又は、第1のガス通路及び第2のガス通路がガス排出配管に接続される。
Sixth Embodiment
A semiconductor manufacturing apparatus of a sixth embodiment includes a chamber, a holder provided in the chamber and capable of adsorbing a substrate, the holder including a recess on its surface, a first hole provided in the recess, and a second hole provided in the recess, a first gas passage connected to the first hole, a second gas passage connected to the second hole, a first valve provided in the first gas passage, a second valve provided in the second gas passage, a first gas supply pipe for supplying a first gas to the recess, and a gas exhaust pipe for exhausting gas from the recess, wherein the first gas passage and the second gas passage are connected to the first gas supply pipe, or the first gas passage and the second gas passage are connected to the gas exhaust pipe.
第6の実施形態の半導体製造装置は、例えば、第1ないし第5の実施形態の半導体装置の製造方法の実施に用いられる。 The semiconductor manufacturing apparatus of the sixth embodiment is used, for example, to implement the semiconductor device manufacturing methods of the first to fifth embodiments.
第6の実施形態の半導体装置の製造方法は、チャンバの中に設けられ、表面に設けられた凹部と、凹部に設けられた第1の孔と、凹部に設けられた第2の孔とを有するホルダの上に、被加工層を有する基板を載置し、第1の孔に接続された第1のガス通路に設けられた第1のバルブ、及び第2の孔に接続された第2のガス通路に設けられた第2のバルブを開いて、第1のガス通路及び第2のガス通路を経由して、ホルダと基板との間に、基板に接する第1のガスを供給し、第1のガスの圧力を第1の圧力に制御し、反応性イオンエッチング法を用いて被加工層をエッチングする第1のエッチング処理を行い、第1のエッチング処理の途中又は第1のエッチング処理の後に、第1のバルブ及び第2のバルブを閉じ、第1のバルブ及び第2のバルブを閉じた後に、第1のバルブ及び第2のバルブを開いて、第1のガス通路及び第2のガス通路を経由して、ホルダと基板との間から、第1のガスを排出し、第1のガスの圧力を第1の圧力よりも低い第2の圧力に制御し、被加工層の上の反応生成物を除去する第1の反応生成物除去を行う半導体装置の製造方法である。そして、第1のガスを供給する際に、第1のバルブ又は第2のバルブのいずれか一方を先に開くか、又は、第1のガスを排出する際に、第1のバルブ又は第2のバルブのいずれか一方を先に開く。第6の実施形態の半導体装置の製造方法は、第6の実施形態の半導体製造装置を用いる点で、第1の実施形態の半導体装置の製造方法と異なる。以下、第1の実施形態の半導体装置の製造方法と重複する内容については、一部記述を省略する場合がある。 A sixth embodiment of a semiconductor device manufacturing method includes placing a substrate having a workpiece layer on a holder provided in a chamber and having a recess on the surface, a first hole in the recess, and a second hole in the recess; opening a first valve provided in a first gas passage connected to the first hole and a second valve provided in a second gas passage connected to the second hole to supply a first gas that contacts the substrate between the holder and the substrate via the first gas passage and the second gas passage; controlling the pressure of the first gas to a first pressure; and A semiconductor device manufacturing method includes: performing a first etching process to etch a workpiece layer using an etching method; closing the first and second valves during or after the first etching process; opening the first and second valves after closing the first and second valves; exhausting a first gas from between the holder and the substrate via the first and second gas passages; controlling the pressure of the first gas to a second pressure lower than the first pressure; and removing a reaction product from the workpiece layer. Then, either the first or second valve is opened first when supplying the first gas, or either the first or second valve is opened first when exhausting the first gas. The semiconductor device manufacturing method of the sixth embodiment differs from the semiconductor device manufacturing method of the first embodiment in that the semiconductor manufacturing apparatus of the sixth embodiment is used. Hereinafter, some of the content overlapping with the semiconductor device manufacturing method of the first embodiment may be omitted.
図16は、第6の実施形態の半導体製造装置の模式図である。第6の実施形態の半導体製造装置は、反応性イオンエッチング装置(RIE装置)である。第6の実施形態の反応性イオンエッチング装置は、二周波型の容量結合プラズマ装置(CCP装置)である。 Figure 16 is a schematic diagram of a semiconductor manufacturing apparatus according to a sixth embodiment. The semiconductor manufacturing apparatus according to the sixth embodiment is a reactive ion etching apparatus (RIE apparatus). The reactive ion etching apparatus according to the sixth embodiment is a dual-frequency capacitively coupled plasma apparatus (CCP apparatus).
RIE装置は、例えば、チャンバ20、ホルダ22、第1の高周波電源24、第2の高周波電源26、プロセスガス供給配管30、シャワープレート32、プロセスガス排出配管34、排気装置36、冷媒ユニット38、冷媒供給配管40、冷媒排出配管42、熱伝導ガス供給部44、第1の熱伝導ガス供給配管46、熱伝導ガス排出配管48、第1の主バルブ50、第2の主バルブ52、制御回路54、熱伝導ガス通路56、及び熱伝導ガスバルブ58を備える。 The RIE apparatus includes, for example, a chamber 20, a holder 22, a first high-frequency power supply 24, a second high-frequency power supply 26, a process gas supply pipe 30, a shower plate 32, a process gas exhaust pipe 34, an exhaust device 36, a refrigerant unit 38, a refrigerant supply pipe 40, a refrigerant exhaust pipe 42, a heat transfer gas supply unit 44, a first heat transfer gas supply pipe 46, a heat transfer gas exhaust pipe 48, a first main valve 50, a second main valve 52, a control circuit 54, a heat transfer gas passage 56, and a heat transfer gas valve 58.
熱伝導ガス通路56は、第1の熱伝導ガス通路56a、第2の熱伝導ガス通路56b、第3の熱伝導ガス通路56c、第4の熱伝導ガス通路56d、及び第5の熱伝導ガス通路56eを含む。また、熱伝導ガスバルブ58は、第1の熱伝導ガスバルブ58a、第2の熱伝導ガスバルブ58b、第3の熱伝導ガスバルブ58c、第4の熱伝導ガスバルブ58d、及び第5の熱伝導ガスバルブ58eを含む。 The thermal conduction gas passages 56 include a first thermal conduction gas passage 56a, a second thermal conduction gas passage 56b, a third thermal conduction gas passage 56c, a fourth thermal conduction gas passage 56d, and a fifth thermal conduction gas passage 56e. The thermal conduction gas valves 58 include a first thermal conduction gas valve 58a, a second thermal conduction gas valve 58b, a third thermal conduction gas valve 58c, a fourth thermal conduction gas valve 58d, and a fifth thermal conduction gas valve 58e.
第1の熱伝導ガス供給配管46は、第1のガス供給配管の一例である。熱伝導ガス排出配管48は、ガス排出配管の一例である。第1の熱伝導ガス通路56aは、第1のガス通路の一例である。第2の熱伝導ガス通路56bは、第2のガス通路の一例である。第3の熱伝導ガス通路56cは、第3のガス通路の一例である。第4の熱伝導ガス通路56dは、第4のガス通路の一例である。第5の熱伝導ガス通路56eは、第5のガス通路の一例である。 The first heat conduction gas supply pipe 46 is an example of a first gas supply pipe. The heat conduction gas exhaust pipe 48 is an example of a gas exhaust pipe. The first heat conduction gas passage 56a is an example of a first gas passage. The second heat conduction gas passage 56b is an example of a second gas passage. The third heat conduction gas passage 56c is an example of a third gas passage. The fourth heat conduction gas passage 56d is an example of a fourth gas passage. The fifth heat conduction gas passage 56e is an example of a fifth gas passage.
第1の熱伝導ガスバルブ58aは、第1のバルブの一例である。第2の熱伝導ガスバルブ58bは、第2のバルブの一例である。第3の熱伝導ガスバルブ58cは、第3のバルブの一例である。第4の熱伝導ガスバルブ58dは、第4のバルブの一例である。第5の熱伝導ガスバルブ58eは、第5のバルブの一例である。 The first thermal conduction gas valve 58a is an example of a first valve. The second thermal conduction gas valve 58b is an example of a second valve. The third thermal conduction gas valve 58c is an example of a third valve. The fourth thermal conduction gas valve 58d is an example of a fourth valve. The fifth thermal conduction gas valve 58e is an example of a fifth valve.
図17は、第6の実施形態の半導体製造装置の要部の模式図である。図17(a)は、ホルダ22の上面図である。図17(a)は、静電チャック22bの上面図である。図17(b)は、静電チャック22b、熱伝導ガス通路56、熱伝導ガスバルブ58、第1の熱伝導ガス供給配管46、熱伝導ガス排出配管48、第1の主バルブ50、及び第2の主バルブ52の関係を示す図である。図17(b)は、図17(a)のAA’断面を含む図である。 Figure 17 is a schematic diagram of the main parts of a semiconductor manufacturing apparatus according to the sixth embodiment. Figure 17(a) is a top view of the holder 22. Figure 17(a) is a top view of the electrostatic chuck 22b. Figure 17(b) is a diagram showing the relationship between the electrostatic chuck 22b, the thermal conduction gas passage 56, the thermal conduction gas valve 58, the first thermal conduction gas supply pipe 46, the thermal conduction gas exhaust pipe 48, the first main valve 50, and the second main valve 52. Figure 17(b) is a diagram including the AA' cross section of Figure 17(a).
ホルダ22は、チャンバ20の中に設けられる。ホルダ22は、例えば、半導体ウェハWを載置する。ホルダ22は、半導体ウェハWを吸着可能である。半導体ウェハWは、基板の一例である。 The holder 22 is provided in the chamber 20. For example, a semiconductor wafer W is placed on the holder 22. The holder 22 is capable of adsorbing the semiconductor wafer W. The semiconductor wafer W is an example of a substrate.
ホルダ22は、支持部22a、静電チャック22b、及び外周リング22cを有する。 The holder 22 has a support portion 22a, an electrostatic chuck 22b, and an outer ring 22c.
支持部22aは、下部電極として機能する。支持部22aには、高周波電力が印加される。支持部22aは、例えば、金属である。 The support portion 22a functions as a lower electrode. High-frequency power is applied to the support portion 22a. The support portion 22a is made of, for example, metal.
支持部22aの内部には冷媒流路22axが設けられる。冷媒流路22axは空隙である。冷媒流路22axには、支持部22aを冷却するための冷媒が供給される。冷媒は、例えば、フッ素系不活性液体である。 A refrigerant flow path 22ax is provided inside the support portion 22a. The refrigerant flow path 22ax is an air gap. A refrigerant for cooling the support portion 22a is supplied to the refrigerant flow path 22ax. The refrigerant is, for example, a fluorine-based inert liquid.
静電チャック22bは、基板支持部71、凹部72、及び熱伝導ガス孔74を含む。熱伝導ガス孔74は、第1の熱伝導ガス孔74a、第2の熱伝導ガス孔74b、第3の熱伝導ガス孔74c、第4の熱伝導ガス孔74d、及び第5の熱伝導ガス孔74eを含む。第1の熱伝導ガス孔74aは、第1の孔の一例である。第2の熱伝導ガス孔74bは、第2の孔の一例である。第3の熱伝導ガス孔74cは、第3の孔の一例である。第4の熱伝導ガス孔74dは、第4の孔の一例である。第5の熱伝導ガス孔74eは、第5の孔の一例である。 The electrostatic chuck 22b includes a substrate support portion 71, a recess 72, and thermal conduction gas holes 74. The thermal conduction gas holes 74 include a first thermal conduction gas hole 74a, a second thermal conduction gas hole 74b, a third thermal conduction gas hole 74c, a fourth thermal conduction gas hole 74d, and a fifth thermal conduction gas hole 74e. The first thermal conduction gas hole 74a is an example of a first hole. The second thermal conduction gas hole 74b is an example of a second hole. The third thermal conduction gas hole 74c is an example of a third hole. The fourth thermal conduction gas hole 74d is an example of a fourth hole. The fifth thermal conduction gas hole 74e is an example of a fifth hole.
静電チャック22bは、支持部22aの上に設けられる。静電チャック22bは、半導体ウェハWを吸着し、固定する機能を有する。静電チャック22bは、例えば、内部に電極を備えた誘電体で形成される。誘電体は、例えば、セラミックスである。 The electrostatic chuck 22b is provided on the support portion 22a. The electrostatic chuck 22b has the function of attracting and fixing the semiconductor wafer W. The electrostatic chuck 22b is formed, for example, from a dielectric material with an electrode inside. The dielectric material is, for example, ceramics.
静電チャック22bの表面に、基板支持部71が設けられる。基板支持部71は、例えば、静電チャック22bの外周に設けられる環状部と、環状部の内側に設けられる複数の突起部を有する。ホルダ22に半導体ウェハWが載置された場合、半導体ウェハWの裏面が基板支持部71に接する。 A substrate support portion 71 is provided on the surface of the electrostatic chuck 22b. The substrate support portion 71 has, for example, an annular portion provided on the outer periphery of the electrostatic chuck 22b and multiple protrusions provided on the inside of the annular portion. When a semiconductor wafer W is placed on the holder 22, the back surface of the semiconductor wafer W contacts the substrate support portion 71.
静電チャック22bの表面に、凹部72が設けられる。ホルダ22に半導体ウェハWが載置された場合、静電チャック22bの上面に半導体ウェハWの裏面と凹部72で囲まれる熱伝導ガス領域76が形成される。 A recess 72 is provided on the surface of the electrostatic chuck 22b. When a semiconductor wafer W is placed on the holder 22, a thermally conductive gas region 76 is formed on the upper surface of the electrostatic chuck 22b, surrounded by the back surface of the semiconductor wafer W and the recess 72.
静電チャック22bの表面に、複数の熱伝導ガス孔74が設けられる。熱伝導ガス孔74は凹部72に設けられる。熱伝導ガス孔74を通って、熱伝導ガス領域76に半導体ウェハWを冷却するための熱伝導ガスが供給される。 A plurality of thermal conduction gas holes 74 are provided on the surface of the electrostatic chuck 22b. The thermal conduction gas holes 74 are provided in the recess 72. Thermal conduction gas for cooling the semiconductor wafer W is supplied to the thermal conduction gas region 76 through the thermal conduction gas holes 74.
複数の熱伝導ガス孔74は、例えば、静電チャック22bの表面に均等な間隔で設けられる。隣り合う2つの熱伝導ガス孔74の距離は、例えば、10cm以上20cm以下である。 The multiple thermal conduction gas holes 74 are, for example, provided at equal intervals on the surface of the electrostatic chuck 22b. The distance between two adjacent thermal conduction gas holes 74 is, for example, 10 cm or more and 20 cm or less.
熱伝導ガスは、例えば、ヘリウム(He)、水素(H)、窒素(N)、ネオン(Ne)、アルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)、又はキセノン(Xe)を含む。熱伝導ガスは、例えば、ヘリウムガス、水素ガス、窒素ガス、ネオンガス、アルゴンガス、クリプトンガス、又はキセノンガスを含む。 Thermal conduction gases include, for example, helium (He), hydrogen (H), nitrogen (N), neon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr), or xenon (Xe). Thermal conduction gases include, for example, helium gas, hydrogen gas, nitrogen gas, neon gas, argon gas, krypton gas, or xenon gas.
外周リング22cは、支持部22aの上に設けられる。外周リング22cは、静電チャック22bの周囲に設けられる。外周リング22cは、半導体ウェハWの外周を支持する機能を有する。外周リング22cの上面は、例えば、シリコンで形成される。 The outer ring 22c is provided on the support portion 22a. The outer ring 22c is provided around the electrostatic chuck 22b. The outer ring 22c has the function of supporting the outer periphery of the semiconductor wafer W. The upper surface of the outer ring 22c is made of, for example, silicon.
第1の高周波電源24は、チャンバ20の内部に第1の高周波電力を印加する機能を有する。第1の高周波電源24は、ホルダ22の支持部22aとシャワープレート32との間に高周波電力を印加する。第1の高周波電源24を用いてチャンバ20に印加される第1の高周波電力により、チャンバ20の中にプラズマが生成される。 The first high-frequency power supply 24 has the function of applying first high-frequency power to the interior of the chamber 20. The first high-frequency power supply 24 applies high-frequency power between the support portion 22a of the holder 22 and the shower plate 32. Plasma is generated in the chamber 20 by the first high-frequency power applied to the chamber 20 using the first high-frequency power supply 24.
第1の高周波電源24により印加される第1の高周波電力は、例えば、50W以上20000W以下である。第1の高周波電源24により印加される第1の周波数は、例えば、20MHz以上200MHz以下である。 The first high-frequency power applied by the first high-frequency power supply 24 is, for example, 50 W or more and 20,000 W or less. The first frequency applied by the first high-frequency power supply 24 is, for example, 20 MHz or more and 200 MHz or less.
第2の高周波電源26は、チャンバ20の内部に第2の高周波電力を印加する機能を有する。第2の高周波電源26は、ホルダ22の支持部22aに第2の高周波電力を印加する。ホルダ22に第2の高周波電力を印加することで、半導体ウェハWに衝突するイオンのエネルギーを制御する。 The second high-frequency power supply 26 has the function of applying a second high-frequency power to the interior of the chamber 20. The second high-frequency power supply 26 applies the second high-frequency power to the support portion 22a of the holder 22. By applying the second high-frequency power to the holder 22, the energy of the ions colliding with the semiconductor wafer W is controlled.
ホルダ22に印加される第2の高周波電力は、例えば、50W以上20000W以下である。ホルダ22に印加される第2の周波数は、第1の高周波電源24によりチャンバ20に印加される第1の周波数よりも低い。ホルダ22に印加される第2の周波数は、例えば、0.1MHz以上20MHz以下である。 The second high-frequency power applied to the holder 22 is, for example, 50 W or more and 20,000 W or less. The second frequency applied to the holder 22 is lower than the first frequency applied to the chamber 20 by the first high-frequency power supply 24. The second frequency applied to the holder 22 is, for example, 0.1 MHz or more and 20 MHz or less.
プロセスガス供給配管30は、チャンバ20の上部に設けられる。プロセスガス供給配管30からプロセスガスがシャワープレート32に供給される。プロセスガス供給配管30から、例えば、エッチングガス又は改質ガスがシャワープレート32に供給される。 The process gas supply pipe 30 is provided at the top of the chamber 20. Process gas is supplied from the process gas supply pipe 30 to the shower plate 32. For example, etching gas or modifying gas is supplied from the process gas supply pipe 30 to the shower plate 32.
シャワープレート32は、チャンバ20の中に設けられる。シャワープレート32は、ホルダ22の上方に設けられる。 The shower plate 32 is provided in the chamber 20. The shower plate 32 is provided above the holder 22.
シャワープレート32に、プロセスガス供給配管30からプロセスガスが供給される。シャワープレート32に設けられた複数のガス供給口から、チャンバ20の中にプロセスガスが供給される。 Process gas is supplied to the shower plate 32 from the process gas supply pipe 30. The process gas is supplied into the chamber 20 from multiple gas supply ports provided in the shower plate 32.
シャワープレート32は、第1の高周波電力の上部電極としても機能する。 The shower plate 32 also functions as the upper electrode for the first high-frequency power.
プロセスガス排出配管34は、チャンバ20の下部に設けられる。プロセスガス排出配管34から、例えば、エッチング反応で消費されなかったエッチングガスや反応生成物がチャンバ20の外に排出される。 The process gas exhaust pipe 34 is provided at the bottom of the chamber 20. For example, etching gas and reaction products not consumed in the etching reaction are exhausted from the process gas exhaust pipe 34 to the outside of the chamber 20.
排気装置36は、プロセスガス排出配管34、及び熱伝導ガス排出配管48に接続される。排気装置36は、例えば、真空ポンプである。 The exhaust device 36 is connected to the process gas exhaust pipe 34 and the heat transfer gas exhaust pipe 48. The exhaust device 36 is, for example, a vacuum pump.
冷媒ユニット38は、冷媒供給配管40に接続される。冷媒供給配管40は冷媒流路22axに接続される。冷媒流路22axは、冷媒排出配管42に接続される。冷媒ユニット38によって、冷媒が、冷媒供給配管40、冷媒流路22ax、及び冷媒排出配管42の中を循環する。 The refrigerant unit 38 is connected to the refrigerant supply pipe 40. The refrigerant supply pipe 40 is connected to the refrigerant flow path 22ax. The refrigerant flow path 22ax is connected to the refrigerant discharge pipe 42. The refrigerant unit 38 circulates the refrigerant through the refrigerant supply pipe 40, the refrigerant flow path 22ax, and the refrigerant discharge pipe 42.
熱伝導ガス供給部44は、第1の熱伝導ガス供給配管46に接続される。熱伝導ガス供給部44は、例えば、熱伝導ガスを貯留するガスボンベである。熱伝導ガス供給部44から第1の熱伝導ガス供給配管46に熱伝導ガスが供給される。熱伝導ガスは第1のガスの一例である。 The thermal conduction gas supply unit 44 is connected to a first thermal conduction gas supply pipe 46. The thermal conduction gas supply unit 44 is, for example, a gas cylinder that stores thermal conduction gas. The thermal conduction gas is supplied from the thermal conduction gas supply unit 44 to the first thermal conduction gas supply pipe 46. The thermal conduction gas is an example of a first gas.
第1の熱伝導ガス供給配管46は、凹部72に接続される。第1の熱伝導ガス供給配管46は、熱伝導ガス通路56に接続される。第1の熱伝導ガス供給配管46から熱伝導ガス通路56に熱伝導ガスが供給される。 The first heat conduction gas supply pipe 46 is connected to the recess 72. The first heat conduction gas supply pipe 46 is connected to the heat conduction gas passage 56. Heat conduction gas is supplied from the first heat conduction gas supply pipe 46 to the heat conduction gas passage 56.
第1の主バルブ50は、第1の熱伝導ガス供給配管46に設けられる。第1の主バルブ50は、例えば、流量制御バルブである。第1の主バルブ50を用いて、熱伝導ガス通路56への熱伝導ガスの供給が制御される。第1の主バルブ50を用いて、熱伝導ガス通路56への熱伝導ガスの供給を遮断することも可能である。 The first main valve 50 is provided on the first heat transfer gas supply pipe 46. The first main valve 50 is, for example, a flow control valve. The first main valve 50 is used to control the supply of heat transfer gas to the heat transfer gas passage 56. The first main valve 50 can also be used to cut off the supply of heat transfer gas to the heat transfer gas passage 56.
排気装置36は、チャンバ20及び熱伝導ガス排出配管48に接続される。熱伝導ガス排出配管48を通って、熱伝導ガスがRIE装置の外へ排出される。 The exhaust device 36 is connected to the chamber 20 and the thermal conduction gas exhaust pipe 48. The thermal conduction gas is exhausted outside the RIE apparatus through the thermal conduction gas exhaust pipe 48.
熱伝導ガス排出配管48は、凹部72に接続される。熱伝導ガス排出配管48は、熱伝導ガス通路56に接続される。熱伝導ガス通路56を通って、熱伝導ガスがRIE装置の外へ排出される。 The thermal conduction gas exhaust pipe 48 is connected to the recess 72. The thermal conduction gas exhaust pipe 48 is connected to the thermal conduction gas passage 56. The thermal conduction gas is exhausted outside the RIE apparatus through the thermal conduction gas passage 56.
第2の主バルブ52は、熱伝導ガス排出配管48に設けられる。第2の主バルブ52を用いて、熱伝導ガス通路56からの熱伝導ガスの排出が制御される。 The second main valve 52 is provided on the thermal conduction gas exhaust pipe 48. The second main valve 52 is used to control the exhaust of thermal conduction gas from the thermal conduction gas passage 56.
熱伝導ガス通路56は、熱伝導ガス孔74に接続される。例えば、第1の熱伝導ガス通路56aは、第1の熱伝導ガス孔74aに接続される。例えば、第2の熱伝導ガス通路56bは、第2の熱伝導ガス孔74bに接続される。例えば、第3の熱伝導ガス通路56cは、第3の熱伝導ガス孔74cに接続される。例えば、第4の熱伝導ガス通路56dは、第4の熱伝導ガス孔74dに接続される。例えば、第5の熱伝導ガス通路56eは、第5の熱伝導ガス孔74eに接続される。 The heat conduction gas passages 56 are connected to the heat conduction gas holes 74. For example, the first heat conduction gas passage 56a is connected to the first heat conduction gas hole 74a. For example, the second heat conduction gas passage 56b is connected to the second heat conduction gas hole 74b. For example, the third heat conduction gas passage 56c is connected to the third heat conduction gas hole 74c. For example, the fourth heat conduction gas passage 56d is connected to the fourth heat conduction gas hole 74d. For example, the fifth heat conduction gas passage 56e is connected to the fifth heat conduction gas hole 74e.
熱伝導ガス通路56から熱伝導ガス孔74を通って、熱伝導ガス領域76に熱伝導ガスが供給される。また、熱伝導ガス領域76から熱伝導ガス孔74を通って、熱伝導ガス通路56に熱伝導ガスが排出される。 Thermal conduction gas is supplied to the thermal conduction gas region 76 from the thermal conduction gas passage 56 through the thermal conduction gas holes 74. Furthermore, thermal conduction gas is discharged from the thermal conduction gas region 76 to the thermal conduction gas passage 56 through the thermal conduction gas holes 74.
熱伝導ガス通路56の少なくとも一部は、ホルダ22の中に設けられる。 At least a portion of the thermal conduction gas passage 56 is provided within the holder 22.
熱伝導ガス通路56は、第1の熱伝導ガス供給配管46に接続される。例えば、第1の熱伝導ガス通路56a、第2の熱伝導ガス通路56b、第3の熱伝導ガス通路56c、第4の熱伝導ガス通路56d、及び第5の熱伝導ガス通路56eは、第1の熱伝導ガス供給配管46に接続される。 The heat conduction gas passage 56 is connected to the first heat conduction gas supply pipe 46. For example, the first heat conduction gas passage 56a, the second heat conduction gas passage 56b, the third heat conduction gas passage 56c, the fourth heat conduction gas passage 56d, and the fifth heat conduction gas passage 56e are connected to the first heat conduction gas supply pipe 46.
また、熱伝導ガス通路56は、熱伝導ガス排出配管48に接続される。例えば、第1の熱伝導ガス通路56a、第2の熱伝導ガス通路56b、第3の熱伝導ガス通路56c、第4の熱伝導ガス通路56d、及び第5の熱伝導ガス通路56eは、熱伝導ガス排出配管48に接続される。 The thermal conduction gas passages 56 are also connected to the thermal conduction gas exhaust pipe 48. For example, the first thermal conduction gas passage 56a, the second thermal conduction gas passage 56b, the third thermal conduction gas passage 56c, the fourth thermal conduction gas passage 56d, and the fifth thermal conduction gas passage 56e are connected to the thermal conduction gas exhaust pipe 48.
熱伝導ガスバルブ58は、熱伝導ガス通路56に設けられる。例えば、第1の熱伝導ガスバルブ58aは、第1の熱伝導ガス通路56aに設けられる。例えば、第2の熱伝導ガスバルブ58bは、第2の熱伝導ガス通路56bに設けられる。例えば、第3の熱伝導ガスバルブ58cは、第3の熱伝導ガス通路56cに設けられる。例えば、第4の熱伝導ガスバルブ58dは、第4の熱伝導ガス通路56dに設けられる。例えば、第5の熱伝導ガスバルブ58eは、第5の熱伝導ガス通路56eに設けられる。例えば、第1ないし第5の熱伝導ガス通路56a~56e以外の熱伝導ガス通路56にも、熱伝導ガスバルブ58が設けられる。 The heat transfer gas valves 58 are provided in the heat transfer gas passages 56. For example, the first heat transfer gas valve 58a is provided in the first heat transfer gas passage 56a. For example, the second heat transfer gas valve 58b is provided in the second heat transfer gas passage 56b. For example, the third heat transfer gas valve 58c is provided in the third heat transfer gas passage 56c. For example, the fourth heat transfer gas valve 58d is provided in the fourth heat transfer gas passage 56d. For example, the fifth heat transfer gas valve 58e is provided in the fifth heat transfer gas passage 56e. For example, heat transfer gas valves 58 are also provided in heat transfer gas passages 56 other than the first to fifth heat transfer gas passages 56a to 56e.
複数の熱伝導ガス通路56を共通化して、1個の熱伝導ガスバルブ58を設ける構成とすることも可能である。すなわち、複数の熱伝導ガス孔74に対して、1個の熱伝導ガスバルブ58を設ける構成とすることも可能である。例えば、静電チャック22bの表面に環状に配置された複数の熱伝導ガス孔74に対して、1個の熱伝導ガスバルブ58を設ける構成とすることも可能である。また、例えば、静電チャック22bの表面に扇状に配置された複数の熱伝導ガス孔74に対して、1個の熱伝導ガスバルブ58を設ける構成とすることも可能である。 It is also possible to configure multiple heat conduction gas passages 56 in common and provide one heat conduction gas valve 58. That is, it is also possible to configure one heat conduction gas valve 58 for multiple heat conduction gas holes 74. For example, it is also possible to configure one heat conduction gas valve 58 for multiple heat conduction gas holes 74 arranged in a ring shape on the surface of the electrostatic chuck 22b. It is also possible to configure one heat conduction gas valve 58 for multiple heat conduction gas holes 74 arranged in a fan shape on the surface of the electrostatic chuck 22b.
熱伝導ガスバルブ58により、例えば、熱伝導ガス通路56から熱伝導ガス領域76に供給される熱伝導ガスの流量を、熱伝導ガス通路56毎に制御することが可能である。また、熱伝導ガスバルブ58により、例えば、熱伝導ガス領域76から熱伝導ガス通路56に排出される熱伝導ガスの流量を、熱伝導ガス通路56毎に制御することが可能である。 The thermal conduction gas valve 58 makes it possible to control, for example, the flow rate of thermal conduction gas supplied from the thermal conduction gas passage 56 to the thermal conduction gas region 76 for each thermal conduction gas passage 56. Also, the thermal conduction gas valve 58 makes it possible to control, for example, the flow rate of thermal conduction gas discharged from the thermal conduction gas region 76 to the thermal conduction gas passage 56 for each thermal conduction gas passage 56.
熱伝導ガスバルブ58は、例えば、流量制御バルブ又は圧力制御バルブである。 The thermal conduction gas valve 58 is, for example, a flow control valve or a pressure control valve.
熱伝導ガスバルブ58は、例えば、ホルダ22の中に設けられる。熱伝導ガスバルブ58は、例えば、支持部22aの中に設けられる。 The thermal conduction gas valve 58 is provided, for example, in the holder 22. The thermal conduction gas valve 58 is provided, for example, in the support portion 22a.
制御回路54は、第1の高周波電源24、第2の高周波電源26、排気装置36、冷媒ユニット38、熱伝導ガス供給部44、第1の主バルブ50、第2の主バルブ52、及び熱伝導ガスバルブ58の動作を制御する機能を有する。 The control circuit 54 has the function of controlling the operation of the first high-frequency power supply 24, the second high-frequency power supply 26, the exhaust device 36, the refrigerant unit 38, the heat transfer gas supply unit 44, the first main valve 50, the second main valve 52, and the heat transfer gas valve 58.
制御回路54は、例えば、熱伝導ガスバルブ58の開閉を制御する。制御回路54は、例えば、複数の熱伝導ガスバルブ58の開閉を独立して制御する。制御回路54は、例えば、第1の熱伝導ガスバルブ58aの開閉と、第2の熱伝導ガスバルブ58bの開閉を独立して制御する。 The control circuit 54, for example, controls the opening and closing of the thermal conduction gas valve 58. The control circuit 54, for example, independently controls the opening and closing of multiple thermal conduction gas valves 58. The control circuit 54, for example, independently controls the opening and closing of the first thermal conduction gas valve 58a and the second thermal conduction gas valve 58b.
また、制御回路54は、例えば、熱伝導ガスバルブ58の開度を制御する。制御回路54は、例えば、複数の熱伝導ガスバルブ58の開度を独立して制御する。制御回路54は、例えば、第1の熱伝導ガスバルブ58aの開度と、第2の熱伝導ガスバルブ58bの開度を独立して制御する。 The control circuit 54 also controls, for example, the opening degree of the thermal conduction gas valve 58. The control circuit 54, for example, independently controls the opening degrees of the multiple thermal conduction gas valves 58. The control circuit 54, for example, independently controls the opening degree of the first thermal conduction gas valve 58a and the opening degree of the second thermal conduction gas valve 58b.
制御回路54は、例えば、ハードウェア及びソフトウェアで構成される。制御回路54は、例えば、電子回路を含む。 The control circuit 54 is composed of, for example, hardware and software. The control circuit 54 includes, for example, an electronic circuit.
ホルダ22に載置された半導体ウェハWは、チャンバ20の中のシャワープレート32とホルダ22との間に生成されるプラズマを用いて、異方性エッチングされる。 The semiconductor wafer W placed on the holder 22 is anisotropically etched using plasma generated between the shower plate 32 and the holder 22 in the chamber 20.
次に、第6の実施形態の半導体製造装置を用いた第6の実施形態の半導体装置の製造方法について説明する。以下、第6の実施形態のRIE装置を用いて、第1の実施形態の半導体装置の製造方法と同様の方法で、積層体60のエッチングを実施する場合を例に説明する。以下、第1の実施形態の図4を参照しつつ説明する。 Next, a method for manufacturing a semiconductor device according to the sixth embodiment using the semiconductor manufacturing apparatus according to the sixth embodiment will be described. Below, an example will be described in which etching of the stack 60 is performed using the RIE apparatus according to the sixth embodiment in a manner similar to the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment. Below, the description will be made with reference to Figure 4 of the first embodiment.
図18は、第6の実施形態の半導体製造装置の動作の説明図である。図18は、半導体ウェハWの温度を変化させる際の、第1の主バルブ50、第2の主バルブ52、及び熱伝導ガスバルブ58の制御シークエンスの一例を示す図である。 Figure 18 is an explanatory diagram of the operation of the semiconductor manufacturing apparatus of the sixth embodiment. Figure 18 is a diagram showing an example of the control sequence of the first main valve 50, the second main valve 52, and the thermal conduction gas valve 58 when changing the temperature of the semiconductor wafer W.
例えば、図4(c)に示すように、第1のエッチング処理を行う場合、図18(a)に示すように、第1の主バルブ50及び熱伝導ガスバルブ58を開き、第1の熱伝導ガス供給配管46からヘリウムガスを、熱伝導ガス領域76に供給する。例えば、熱伝導ガス領域76のヘリウムガスの圧力を第1の圧力P1に制御する。 For example, when performing the first etching process as shown in FIG. 4(c), as shown in FIG. 18(a), the first main valve 50 and the thermal conduction gas valve 58 are opened, and helium gas is supplied from the first thermal conduction gas supply pipe 46 to the thermal conduction gas region 76. For example, the pressure of the helium gas in the thermal conduction gas region 76 is controlled to a first pressure P1.
シリコン基板10は、低温状態になる。シリコン基板10が低温状態にある時には、メモリホールMHのエッチング速度が高くなり、積層体60のエッチングが主に進行する。 The silicon substrate 10 is in a low temperature state. When the silicon substrate 10 is in a low temperature state, the etching rate of the memory hole MH increases, and etching of the stack 60 mainly progresses.
次に、第1のエッチング処理の途中又は第1のエッチング処理の後に、図18(b)に示すように、第1の主バルブ50及び熱伝導ガスバルブ58を閉じる。そして、第2の主バルブ52を開けることにより、熱伝導ガス通路56に接続された熱伝導ガス排出配管48から、熱伝導ガスバルブ58と熱伝導ガス排出配管48との間の熱伝導ガス通路56の中のヘリウムガスを排出する。熱伝導ガスバルブ58の下流側の熱伝導ガス通路56が真空状態になる。 Next, during or after the first etching process, as shown in FIG. 18(b), the first main valve 50 and the thermal conduction gas valve 58 are closed. Then, by opening the second main valve 52, the helium gas in the thermal conduction gas passage 56 between the thermal conduction gas valve 58 and the thermal conduction gas exhaust pipe 48 is exhausted from the thermal conduction gas exhaust pipe 48 connected to the thermal conduction gas passage 56. The thermal conduction gas passage 56 downstream of the thermal conduction gas valve 58 is placed in a vacuum state.
次に、図4(d)に示す第1の反応生成物除去の際、熱伝導ガス領域76のヘリウムガスの圧力を、第1の圧力P1から、第2の圧力P2に変更する。第2の圧力P2は、第1の圧力P1より低い。 Next, when removing the first reaction product shown in FIG. 4(d), the pressure of the helium gas in the thermal conduction gas region 76 is changed from the first pressure P1 to the second pressure P2. The second pressure P2 is lower than the first pressure P1.
まず、最初に図18(c)に示すように、第4の熱伝導ガスバルブ58d及び第5の熱伝導ガスバルブ58eを、先に開ける。あらかじめ、熱伝導ガスバルブ58の下流側の熱伝導ガス通路56が真空状態になっていることにより、熱伝導ガス領域76の圧力の低下が促進される。 First, as shown in Figure 18(c), the fourth thermal conduction gas valve 58d and the fifth thermal conduction gas valve 58e are opened first. The thermal conduction gas passage 56 downstream of the thermal conduction gas valve 58 is already in a vacuum state, which promotes a reduction in pressure in the thermal conduction gas region 76.
次に、図18(d)に示すように、第1の熱伝導ガスバルブ58a、第2の熱伝導ガスバルブ58b、及び第3の熱伝導ガスバルブ58cを、開ける。 Next, as shown in Figure 18(d), the first thermal conduction gas valve 58a, the second thermal conduction gas valve 58b, and the third thermal conduction gas valve 58c are opened.
熱伝導ガス領域76の圧力が低下することで、シリコン基板10は、高温状態になる。シリコン基板10が高温状態にある時には、メモリホールMHの底面及び側面に形成された反応生成物63の分解反応が促進され、反応生成物63の分解が主に進行する。 As the pressure in the thermal conduction gas region 76 decreases, the silicon substrate 10 reaches a high temperature. When the silicon substrate 10 is in a high temperature state, the decomposition reaction of the reaction product 63 formed on the bottom and side surfaces of the memory hole MH is accelerated, and the decomposition of the reaction product 63 mainly progresses.
次に、第2のエッチング及び第2の反応生成物除去を行う場合は、図18(a)~図18(d)の動作を繰り返す。図18(a)~図18(d)の動作を繰り返すことで、熱伝導ガス領域76の伝導ガスの圧力を変化させ、シリコン基板10の低温状態と、シリコン基板10の高温状態を交互に繰り返すことができる。 Next, when performing the second etching and second reaction product removal, the operations shown in Figures 18(a) to 18(d) are repeated. By repeating the operations shown in Figures 18(a) to 18(d), the pressure of the conduction gas in the thermal conduction gas region 76 is changed, allowing the silicon substrate 10 to alternate between a low-temperature state and a high-temperature state.
次に、第6の実施形態の半導体製造装置の作用及び効果について説明する。 Next, we will explain the operation and effects of the semiconductor manufacturing apparatus of the sixth embodiment.
図19は、比較例の半導体製造装置の要部の模式図である。図19(a)は、ホルダ22の上面図である。図19(a)は、静電チャック22bの上面図である。図19(b)は、静電チャック22b、熱伝導ガス通路56、熱伝導ガスバルブ58、第1の熱伝導ガス供給配管46、熱伝導ガス排出配管48、第1の主バルブ50、及び第2の主バルブ52の関係を示す図である。図19(b)は、図19(a)のBB’断面を含む図である。図19は、第6の実施形態の図17に対応する図である。 Figure 19 is a schematic diagram of the main parts of a semiconductor manufacturing apparatus of a comparative example. Figure 19(a) is a top view of the holder 22. Figure 19(a) is a top view of the electrostatic chuck 22b. Figure 19(b) is a diagram showing the relationship between the electrostatic chuck 22b, the thermal conduction gas passage 56, the thermal conduction gas valve 58, the first thermal conduction gas supply pipe 46, the thermal conduction gas exhaust pipe 48, the first main valve 50, and the second main valve 52. Figure 19(b) is a view including the B-B' cross section of Figure 19(a). Figure 19 corresponds to Figure 17 of the sixth embodiment.
比較例のRIE装置は、熱伝導ガスの供給用に熱伝導ガス通路56、熱伝導ガスバルブ58、及び熱伝導ガス孔74が一個ずつ設けられ、熱伝導ガスの排出用に熱伝導ガス通路56、熱伝導ガスバルブ58、及び熱伝導ガス孔74が一個ずつ設けられる点で、第6の実施形態のRIE装置と異なる。 The RIE apparatus of the comparative example differs from the RIE apparatus of the sixth embodiment in that it is provided with one heat conduction gas passage 56, one heat conduction gas valve 58, and one heat conduction gas hole 74 for supplying heat conduction gas, and one heat conduction gas passage 56, one heat conduction gas valve 58, and one heat conduction gas hole 74 for discharging heat conduction gas.
具体的には、比較例のRIE装置は、熱伝導ガスの供給用に熱伝導ガス通路56x、熱伝導ガスバルブ58x、及び熱伝導ガス孔74xを有する。比較例のRIE装置は、熱伝導ガスの排出用に熱伝導ガス通路56y、熱伝導ガスバルブ58y、及び熱伝導ガス孔74yを有する。 Specifically, the RIE apparatus of the comparative example has a thermal conduction gas passage 56x, a thermal conduction gas valve 58x, and a thermal conduction gas hole 74x for supplying thermal conduction gas. The RIE apparatus of the comparative example has a thermal conduction gas passage 56y, a thermal conduction gas valve 58y, and a thermal conduction gas hole 74y for exhausting thermal conduction gas.
比較例のRIE装置の場合、熱伝導ガス領域76の伝導ガスの圧力を変化させ、半導体ウェハWの低温状態と、半導体ウェハWの高温状態を交互に繰り返す場合、半導体ウェハWの温度の面内ばらつきが大きくなるという問題がある。半導体ウェハWの温度の面内ばらつきが大きくなると、例えば、エッチング処理や反応生成物除去の際のばらつきが大きくなり、被加工層をドライエッチングで加工する際の加工精度が低下する。 In the case of the comparative example RIE apparatus, when the pressure of the conductive gas in the thermal conductive gas region 76 is changed to alternate between a low temperature state and a high temperature state of the semiconductor wafer W, there is a problem in that the temperature of the semiconductor wafer W varies greatly across its surface. If the temperature variation of the semiconductor wafer W increases across its surface, variations will increase, for example, during etching processing and removal of reaction products, reducing the processing accuracy when processing the workpiece layer by dry etching.
半導体ウェハWの温度の面内ばらつきが生じる一つの理由は、熱伝導ガス領域76の伝導ガスの圧力変化の位置依存性が大きいことが考えられる。 One possible reason for the in-plane temperature variation of the semiconductor wafer W is the large positional dependency of the pressure change of the conduction gas in the thermal conduction gas region 76.
例えば、半導体ウェハWを高温状態から低温状態に移行する場合、すなわち、熱伝導ガス領域76の伝導ガスの圧力を上昇させる場合、静電チャック22bの外周部で熱伝導ガスの供給が遅れると、半導体ウェハWの外周部の温度が下がりにくくなる。逆に、静電チャック22bの内周部で熱伝導ガスの供給が遅れると、半導体ウェハWの内周部の温度が下がりにくくなる。 For example, when the semiconductor wafer W is transitioned from a high-temperature state to a low-temperature state, i.e., when the pressure of the conductive gas in the thermal conduction gas region 76 is increased, if the supply of thermal conduction gas to the outer periphery of the electrostatic chuck 22b is delayed, the temperature of the outer periphery of the semiconductor wafer W will be difficult to decrease. Conversely, if the supply of thermal conduction gas to the inner periphery of the electrostatic chuck 22b is delayed, the temperature of the inner periphery of the semiconductor wafer W will be difficult to decrease.
また、例えば、半導体ウェハWを低温状態から高温状態に移行する場合、すなわち、熱伝導ガス領域76の伝導ガスの圧力を低下させる場合、静電チャック22bの外周部で熱伝導ガスの排出が遅れると、半導体ウェハWの外周部の温度が上がりにくくなる。逆に、静電チャック22bの内周部で熱伝導ガスの排出が遅れると、半導体ウェハWの内周部の温度が上がりにくくなる。 Furthermore, for example, when the semiconductor wafer W is transitioned from a low-temperature state to a high-temperature state, i.e., when the pressure of the conductive gas in the thermal conduction gas region 76 is reduced, if the discharge of the thermal conduction gas from the outer periphery of the electrostatic chuck 22b is delayed, the temperature of the outer periphery of the semiconductor wafer W will be difficult to increase. Conversely, if the discharge of the thermal conduction gas from the inner periphery of the electrostatic chuck 22b is delayed, the temperature of the inner periphery of the semiconductor wafer W will be difficult to increase.
第6の実施形態のRIE装置は、熱伝導ガスの供給用に複数の熱伝導ガス通路56、及び複数の熱伝導ガス孔74が設けられる。したがって、熱伝導ガス領域76への熱伝導ガスの供給が比較例と比べ、促進される。よって、半導体ウェハWを高温状態から低温状態に移行する場合、半導体ウェハWの温度の面内ばらつきが抑制される。 The RIE apparatus of the sixth embodiment is provided with multiple thermal conduction gas passages 56 and multiple thermal conduction gas holes 74 for supplying thermal conduction gas. Therefore, the supply of thermal conduction gas to the thermal conduction gas region 76 is accelerated compared to the comparative example. Therefore, when the semiconductor wafer W is transitioned from a high-temperature state to a low-temperature state, in-plane temperature variations of the semiconductor wafer W are suppressed.
また、第6の実施形態のRIE装置は、熱伝導ガスの排出用に複数の熱伝導ガス通路56、及び複数の熱伝導ガス孔74が設けられる。したがって、熱伝導ガスの熱伝導ガス領域76からの排出が比較例と比べ、促進される。よって、半導体ウェハWを低温状態から高温状態に移行する場合、半導体ウェハWの温度の面内ばらつきが抑制される。 Furthermore, the RIE apparatus of the sixth embodiment is provided with multiple thermal conduction gas passages 56 and multiple thermal conduction gas holes 74 for discharging the thermal conduction gas. Therefore, the discharge of the thermal conduction gas from the thermal conduction gas region 76 is facilitated compared to the comparative example. Therefore, when the semiconductor wafer W is transitioned from a low-temperature state to a high-temperature state, the temperature variation across the semiconductor wafer W is suppressed.
さらに、第6の実施形態のRIE装置は、複数の熱伝導ガス通路56のそれぞれに、熱伝導ガスバルブ58が設けられる。熱伝導ガスバルブ58の開閉又は開度は、独立に制御することが可能である。 Furthermore, in the RIE apparatus of the sixth embodiment, a thermal conduction gas valve 58 is provided in each of the multiple thermal conduction gas passages 56. The opening and closing or opening degree of the thermal conduction gas valves 58 can be independently controlled.
したがって、例えば、熱伝導ガス領域76への熱伝導ガスの供給を、熱伝導ガス領域76の位置毎に調整することが可能となる。例えば、半導体ウェハWの温度が下がりにくい領域への熱伝導ガスの供給を促進させることが可能となる。よって、半導体ウェハWを高温状態から低温状態に移行する場合、半導体ウェハWの温度の面内ばらつきを更に抑制できる。 As a result, for example, it is possible to adjust the supply of thermal conduction gas to the thermal conduction gas region 76 for each position in the thermal conduction gas region 76. For example, it is possible to promote the supply of thermal conduction gas to regions where the temperature of the semiconductor wafer W is difficult to decrease. Therefore, when the semiconductor wafer W is transitioned from a high-temperature state to a low-temperature state, it is possible to further suppress in-plane temperature variations of the semiconductor wafer W.
また、例えば、熱伝導ガス領域76からの熱伝導ガスの排出を、熱伝導ガス領域76の位置毎に調整することが可能となる。例えば、半導体ウェハWの温度が上がりにくい領域からの熱伝導ガスの排出を促進させることが可能となる。よって、半導体ウェハWを低温状態から高温状態に移行する場合、半導体ウェハWの温度の面内ばらつきを更に抑制できる。 Furthermore, for example, it is possible to adjust the discharge of thermal conduction gas from the thermal conduction gas region 76 for each position in the thermal conduction gas region 76. For example, it is possible to promote the discharge of thermal conduction gas from regions where the temperature of the semiconductor wafer W is less likely to rise. Therefore, when the semiconductor wafer W is transitioned from a low-temperature state to a high-temperature state, it is possible to further suppress in-plane temperature variations of the semiconductor wafer W.
図18は、例えば、シリコン基板10を低温状態から高温状態に移行する場合であって、シリコン基板10の外周部の温度が上がりにくい場合の、第1の主バルブ50、第2の主バルブ52、及び熱伝導ガスバルブ58の制御シークエンスの一例を示す。図18(c)に示すように、第4の熱伝導ガスバルブ58d及び第5の熱伝導ガスバルブ58eを、先に開けることによって、シリコン基板10の外周部に対応する熱伝導ガス領域76からの熱伝導ガスの排出を促進させる。したがって、シリコン基板10の外周部の温度が上がりやすくなる。よって、シリコン基板10を低温状態から高温状態に移行する場合のシリコン基板10の温度の面内ばらつきを抑制できる。 Figure 18 shows an example of the control sequence of the first main valve 50, the second main valve 52, and the thermal conduction gas valve 58, for example, when the silicon substrate 10 is transitioned from a low-temperature state to a high-temperature state and the temperature of the outer periphery of the silicon substrate 10 is difficult to increase. As shown in Figure 18(c), by opening the fourth thermal conduction gas valve 58d and the fifth thermal conduction gas valve 58e first, the discharge of thermal conduction gas from the thermal conduction gas region 76 corresponding to the outer periphery of the silicon substrate 10 is promoted. This makes it easier for the temperature of the outer periphery of the silicon substrate 10 to increase. This makes it possible to suppress in-plane temperature variations in the silicon substrate 10 when the silicon substrate 10 is transitioned from a low-temperature state to a high-temperature state.
なお、図18(c)では第4の熱伝導ガスバルブ58d及び第5の熱伝導ガスバルブ58eを、先に開けているが、先に開けるバルブはこれに限定されない。例えば、第1の熱伝導ガスバルブ58aを、第2の熱伝導ガスバルブ58bよりも先に開けても構わない。また、例えば、第2の熱伝導ガスバルブ58bを、第1の熱伝導ガスバルブ58aよりも先に開けても構わない。 Note that while the fourth thermal conduction gas valve 58d and the fifth thermal conduction gas valve 58e are shown opened first in FIG. 18(c), the valves that are opened first are not limited to this. For example, the first thermal conduction gas valve 58a may be opened before the second thermal conduction gas valve 58b. Also, for example, the second thermal conduction gas valve 58b may be opened before the first thermal conduction gas valve 58a.
なお、例えば、シリコン基板10を高温状態から低温状態に移行する場合、すなわち、第1の主バルブ50及び熱伝導ガスバルブ58を開き、第1の熱伝導ガス供給配管46からヘリウムガスを、熱伝導ガス領域76に供給する場合、熱伝導ガスバルブ58の内の一部を先に開くことも可能である。例えば、第1の熱伝導ガスバルブ58aを、第2の熱伝導ガスバルブ58bよりも先に開ける。これにより、第1の熱伝導ガス孔74aの上のシリコン基板10の温度を、第2の熱伝導ガス孔74bの上のシリコン基板10の温度よりも速く下げることが可能となる。また、例えば、第2の熱伝導ガスバルブ58bを、第1の熱伝導ガスバルブ58aよりも先に開ける。これにより、第2の熱伝導ガス孔74bの上のシリコン基板10の温度を、第1の熱伝導ガス孔74aの上のシリコン基板10の温度よりも速く下げることが可能となる。 For example, when transitioning the silicon substrate 10 from a high-temperature state to a low-temperature state, i.e., when opening the first main valve 50 and the heat conduction gas valve 58 and supplying helium gas from the first heat conduction gas supply pipe 46 to the heat conduction gas region 76, it is possible to open some of the heat conduction gas valves 58 first. For example, the first heat conduction gas valve 58a is opened before the second heat conduction gas valve 58b. This allows the temperature of the silicon substrate 10 above the first heat conduction gas hole 74a to be lowered more quickly than the temperature of the silicon substrate 10 above the second heat conduction gas hole 74b. Also, for example, the second heat conduction gas valve 58b is opened before the first heat conduction gas valve 58a. This allows the temperature of the silicon substrate 10 above the second heat conduction gas hole 74b to be lowered more quickly than the temperature of the silicon substrate 10 above the first heat conduction gas hole 74a.
以上、第6の実施形態の半導体装置製造装置及び半導体装置の製造方法によれば、被加工層をドライエッチングで加工する際に、高い精度で加工することが可能となる。 As described above, the semiconductor device manufacturing apparatus and semiconductor device manufacturing method of the sixth embodiment enable highly accurate processing when processing a processing layer by dry etching.
(第7の実施形態)
第7の実施形態の半導体製造装置は、第1のガス通路及び第2のガス通路がガス排出配管に接続され、第1のガス通路及び第2のガス通路が第1のガス供給配管に接続されない点で、第6の実施形態の半導体製造装置と異なる。以下、第6の実施形態と重複する内容については、一部記述を省略する場合がある。
Seventh Embodiment
The semiconductor manufacturing apparatus of the seventh embodiment differs from the semiconductor manufacturing apparatus of the sixth embodiment in that the first gas passage and the second gas passage are connected to a gas exhaust pipe, and the first gas passage and the second gas passage are not connected to a first gas supply pipe. Hereinafter, some of the description overlapping with the sixth embodiment may be omitted.
図20は、第7の実施形態の半導体製造装置の要部の模式図である。図20は、第6の実施形態の図17(b)に対応する図である。 Figure 20 is a schematic diagram of the main components of a semiconductor manufacturing apparatus according to the seventh embodiment. Figure 20 corresponds to Figure 17(b) of the sixth embodiment.
熱伝導ガス通路56のうちの一つが、第1の熱伝導ガス供給配管46に接続される。第4の熱伝導ガス通路56dが、第1の熱伝導ガス供給配管46に接続される。 One of the heat transfer gas passages 56 is connected to the first heat transfer gas supply pipe 46. The fourth heat transfer gas passage 56d is connected to the first heat transfer gas supply pipe 46.
また、熱伝導ガス通路56の一部は、熱伝導ガス排出配管48に接続される。第1の熱伝導ガス通路56a、第2の熱伝導ガス通路56b、第3の熱伝導ガス通路56c、及び第5の熱伝導ガス通路56eが、熱伝導ガス排出配管48に接続される。 In addition, a portion of the heat transfer gas passage 56 is connected to the heat transfer gas exhaust pipe 48. The first heat transfer gas passage 56a, the second heat transfer gas passage 56b, the third heat transfer gas passage 56c, and the fifth heat transfer gas passage 56e are connected to the heat transfer gas exhaust pipe 48.
第7の実施形態のRIE装置は、例えば、熱伝導ガス領域76からの熱伝導ガスの排出を、熱伝導ガス領域76の位置毎に調整することが可能となる。例えば、半導体ウェハWの温度が上がりにくい領域からの熱伝導ガスの排出を促進させることが可能となる。よって、半導体ウェハWを低温状態から高温状態に移行する場合、半導体ウェハWの温度の面内ばらつきを抑制できる。 The RIE apparatus of the seventh embodiment, for example, makes it possible to adjust the discharge of thermal conduction gas from the thermal conduction gas region 76 for each position in the thermal conduction gas region 76. For example, it becomes possible to promote the discharge of thermal conduction gas from regions where the temperature of the semiconductor wafer W is less likely to rise. Therefore, when the semiconductor wafer W is transitioned from a low-temperature state to a high-temperature state, it is possible to suppress in-plane temperature variations of the semiconductor wafer W.
(変形例)
図21は、第7の実施形態の変形例の半導体製造装置の要部の模式図である。図21は、第7の実施形態の図20に対応する図である。第7の実施形態の半導体製造装置は、第1のガス通路及び第2のガス通路がガス排出配管に接続されず、第1のガス通路及び第2のガス通路が第1のガス供給配管に接続される点で、第7の実施形態の半導体製造装置と異なる。
(Modification)
Fig. 21 is a schematic diagram of a main part of a semiconductor manufacturing apparatus according to a modification of the seventh embodiment. Fig. 21 is a diagram corresponding to Fig. 20 of the seventh embodiment. The semiconductor manufacturing apparatus according to the seventh embodiment differs from the semiconductor manufacturing apparatus according to the seventh embodiment in that the first gas passage and the second gas passage are not connected to a gas exhaust pipe, but are connected to a first gas supply pipe.
熱伝導ガス通路56のうちの一部が、第1の熱伝導ガス供給配管46に接続される。第1の熱伝導ガス通路56a、第2の熱伝導ガス通路56b、第3の熱伝導ガス通路56c、及び第4の熱伝導ガス通路56dが、第1の熱伝導ガス供給配管46に接続される。 Some of the heat conduction gas passages 56 are connected to the first heat conduction gas supply pipe 46. The first heat conduction gas passage 56a, the second heat conduction gas passage 56b, the third heat conduction gas passage 56c, and the fourth heat conduction gas passage 56d are connected to the first heat conduction gas supply pipe 46.
また、熱伝導ガス通路56の一つが、熱伝導ガス排出配管48に接続される。第5の熱伝導ガス通路56eが、熱伝導ガス排出配管48に接続される。 In addition, one of the thermal conduction gas passages 56 is connected to the thermal conduction gas exhaust pipe 48. The fifth thermal conduction gas passage 56e is connected to the thermal conduction gas exhaust pipe 48.
第7の実施形態の変形例のRIE装置は、例えば、熱伝導ガス領域76への熱伝導ガスの供給を、熱伝導ガス領域76の位置毎に調整することが可能となる。例えば、半導体ウェハWの温度が下がりにくい領域への熱伝導ガスの供給を促進させることが可能となる。よって、半導体ウェハWを高温状態から低温状態に移行する場合、半導体ウェハWの温度の面内ばらつきを抑制できる。 The RIE apparatus of the modified example of the seventh embodiment, for example, makes it possible to adjust the supply of thermal conduction gas to the thermal conduction gas region 76 for each position in the thermal conduction gas region 76. For example, it becomes possible to promote the supply of thermal conduction gas to regions of the semiconductor wafer W where the temperature is difficult to decrease. Therefore, when the semiconductor wafer W is transitioned from a high-temperature state to a low-temperature state, it is possible to suppress in-plane temperature variations of the semiconductor wafer W.
以上、第7の実施形態及び変形例の半導体装置製造装置によれば、被加工層をドライエッチングで加工する際に、高い精度で加工することが可能となる。 As described above, the semiconductor device manufacturing apparatus of the seventh embodiment and its modified examples enables highly accurate processing when processing a processing layer by dry etching.
(第8の実施形態)
第8の実施形態の半導体製造装置は、第1のガス通路、第2のガス通路、及び第3のガス通路が、第1のガス供給配管に接続され、かつ、ガス排出配管に接続されず、第4のガス通路及び第5のガス通路が第1のガス供給配管に接続されず、かつ、ガス排出配管に接続される点で、第6の実施形態の半導体製造装置と異なる。以下、第6の実施形態と重複する内容については、一部記述を省略する場合がある。
Eighth Embodiment
The semiconductor manufacturing apparatus of the eighth embodiment differs from the semiconductor manufacturing apparatus of the sixth embodiment in that the first gas passage, the second gas passage, and the third gas passage are connected to the first gas supply pipe but not to the gas exhaust pipe, and the fourth gas passage and the fifth gas passage are not connected to the first gas supply pipe but to the gas exhaust pipe. Hereinafter, some description of the content that overlaps with the sixth embodiment may be omitted.
図22は、第8の実施形態の半導体製造装置の要部の模式図である。図22は、第6の実施形態の図17(b)に対応する図である。 Figure 22 is a schematic diagram of the main components of a semiconductor manufacturing apparatus according to the eighth embodiment. Figure 22 corresponds to Figure 17(b) of the sixth embodiment.
熱伝導ガス通路56のうちの一部が、第1の熱伝導ガス供給配管46に接続される。第1の熱伝導ガス通路56a、第2の熱伝導ガス通路56b、及び第3の熱伝導ガス通路56cが、第1の熱伝導ガス供給配管46に接続される。 Some of the heat conduction gas passages 56 are connected to the first heat conduction gas supply pipe 46. The first heat conduction gas passage 56a, the second heat conduction gas passage 56b, and the third heat conduction gas passage 56c are connected to the first heat conduction gas supply pipe 46.
また、熱伝導ガス通路56の一部は、熱伝導ガス排出配管48に接続される。第4の熱伝導ガス通路56d及び第5の熱伝導ガス通路56eが、熱伝導ガス排出配管48に接続される。 In addition, a portion of the thermal conduction gas passage 56 is connected to the thermal conduction gas exhaust pipe 48. The fourth thermal conduction gas passage 56d and the fifth thermal conduction gas passage 56e are connected to the thermal conduction gas exhaust pipe 48.
第8の実施形態のRIE装置は、例えば、熱伝導ガス領域76からの熱伝導ガスの排出を、熱伝導ガス領域76の位置毎に調整することが可能となる。例えば、半導体ウェハWの温度が上がりにくい領域からの熱伝導ガスの排出を促進させることが可能となる。よって、半導体ウェハWを低温状態から高温状態に移行する場合、半導体ウェハWの温度の面内ばらつきを抑制できる。 The RIE apparatus of the eighth embodiment, for example, makes it possible to adjust the discharge of thermal conduction gas from the thermal conduction gas region 76 for each position in the thermal conduction gas region 76. For example, it becomes possible to promote the discharge of thermal conduction gas from regions where the temperature of the semiconductor wafer W is less likely to rise. Therefore, when the semiconductor wafer W is transitioned from a low-temperature state to a high-temperature state, it is possible to suppress in-plane temperature variations of the semiconductor wafer W.
また、例えば、熱伝導ガス領域76への熱伝導ガスの供給を、熱伝導ガス領域76の位置毎に調整することが可能となる。例えば、半導体ウェハWの温度が下がりにくい領域への熱伝導ガスの供給を促進させることが可能となる。よって、半導体ウェハWを高温状態から低温状態に移行する場合、半導体ウェハWの温度の面内ばらつきを抑制できる。 Furthermore, for example, it is possible to adjust the supply of thermal conduction gas to the thermal conduction gas region 76 for each position in the thermal conduction gas region 76. For example, it is possible to promote the supply of thermal conduction gas to regions where the temperature of the semiconductor wafer W is difficult to decrease. Therefore, when the semiconductor wafer W is transitioned from a high-temperature state to a low-temperature state, it is possible to suppress in-plane temperature variations of the semiconductor wafer W.
以上、第8の実施形態及び半導体装置製造装置によれば、被加工層をドライエッチングで加工する際に、高い精度で加工することが可能となる。 As described above, the eighth embodiment and the semiconductor device manufacturing apparatus enable highly accurate processing when processing a processing layer by dry etching.
(第9の実施形態)
第9の実施形態の半導体製造装置は、凹部に第1のガスと異なる第2のガスを供給する第2のガス供給配管を、更に備え、第1のガス通路及び第2のガス通路が、第1のガス供給配管及び第2のガス供給配管に接続される点で、第6の実施形態の半導体製造装置と異なる。以下、第6の実施形態と重複する内容については、一部記述を省略する場合がある。
Ninth Embodiment
The semiconductor manufacturing apparatus of the ninth embodiment differs from the semiconductor manufacturing apparatus of the sixth embodiment in that it further includes a second gas supply pipe for supplying a second gas different from the first gas to the recess, and the first gas passage and the second gas passage are connected to the first gas supply pipe and the second gas supply pipe. Hereinafter, some description of the content that overlaps with the sixth embodiment may be omitted.
図23は、第9の実施形態の半導体製造装置の要部の模式図である。図23は、第6の実施形態の図17(b)に対応する図である。 Figure 23 is a schematic diagram of the main components of a semiconductor manufacturing apparatus according to the ninth embodiment. Figure 23 corresponds to Figure 17(b) of the sixth embodiment.
第9の実施形態のRIE装置は、第2の熱伝導ガス供給配管47、及び第3の主バルブ53を備える。 The RIE apparatus of the ninth embodiment is equipped with a second thermal conduction gas supply pipe 47 and a third main valve 53.
第2の熱伝導ガス供給配管47は、凹部72に接続される。第2の熱伝導ガス供給配管47は、熱伝導ガス通路56に接続される。第2の熱伝導ガス供給配管47から熱伝導ガス通路56に熱伝導ガスが供給される。 The second heat conduction gas supply pipe 47 is connected to the recess 72. The second heat conduction gas supply pipe 47 is connected to the heat conduction gas passage 56. Heat conduction gas is supplied from the second heat conduction gas supply pipe 47 to the heat conduction gas passage 56.
第2の熱伝導ガス供給配管47から、第1の熱伝導ガス供給配管46から供給される熱伝導ガスとは異なる熱伝導ガスが供給される。第2の熱伝導ガス供給配管47から供給される熱伝導ガスは、第2のガスの一例である。 A thermal conduction gas different from the thermal conduction gas supplied from the first thermal conduction gas supply pipe 46 is supplied from the second thermal conduction gas supply pipe 47. The thermal conduction gas supplied from the second thermal conduction gas supply pipe 47 is an example of a second gas.
第2の熱伝導ガス供給配管47から供給される熱伝導ガスは、例えば、第1の熱伝導ガス供給配管46から供給される熱伝導ガスよりも熱伝導率が低い。 The thermal conduction gas supplied from the second thermal conduction gas supply pipe 47 has, for example, a lower thermal conductivity than the thermal conduction gas supplied from the first thermal conduction gas supply pipe 46.
例えば、第1の熱伝導ガス供給配管46から供給される熱伝導ガスがヘリウムガス、第2の熱伝導ガス供給配管47から供給される熱伝導ガスがアルゴンガス又は窒素ガスである。 For example, the thermal conduction gas supplied from the first thermal conduction gas supply pipe 46 is helium gas, and the thermal conduction gas supplied from the second thermal conduction gas supply pipe 47 is argon gas or nitrogen gas.
第3の主バルブ53は、第2の熱伝導ガス供給配管47に設けられる。第3の主バルブ53は、例えば、流量制御バルブである。第3の主バルブ53を用いて、熱伝導ガス通路56への熱伝導ガスの供給が制御される。第3の主バルブ53を用いて、熱伝導ガス通路56への熱伝導ガスの供給を遮断することも可能である。 The third main valve 53 is provided on the second heat transfer gas supply pipe 47. The third main valve 53 is, for example, a flow control valve. The third main valve 53 is used to control the supply of heat transfer gas to the heat transfer gas passage 56. The third main valve 53 can also be used to cut off the supply of heat transfer gas to the heat transfer gas passage 56.
第9の実施形態のRIE装置は、例えば、2種の熱伝導ガスを用いる第4の実施形態の半導体装置の製造方法の実施に用いられる。 The RIE apparatus of the ninth embodiment is used, for example, to implement the semiconductor device manufacturing method of the fourth embodiment, which uses two types of thermally conductive gases.
以上、第9の実施形態及び半導体装置製造装置によれば、被加工層をドライエッチングで加工する際に、高い精度で加工することが可能となる。 As described above, the ninth embodiment and semiconductor device manufacturing apparatus enable highly accurate processing when processing a processing layer by dry etching.
第1ないし第4の実施形態では、エッチングを3回行い、それぞれのエッチングの後に反応生成物除去を行う場合を例に説明した。しかし、エッチングの回数は3回に限定されるものではない。エッチングの回数は2回以上であれば、任意の回数とすることが可能である。 In the first to fourth embodiments, an example was described in which etching was performed three times, with the reaction products being removed after each etching. However, the number of etchings is not limited to three. The number of etchings can be any number of times, as long as it is two or more.
第5の実施形態では、エッチングを4回行う場合を例に説明した。しかし、エッチングの回数は4回に限定されるものではない。エッチングの回数は2回以上であれば、任意の回数とすることが可能である。 In the fifth embodiment, an example was described in which etching was performed four times. However, the number of times etching is not limited to four. The number of times etching can be any number of times, as long as it is two or more.
第1ないし第5の実施形態では、半導体装置が不揮発性メモリである場合を例に説明したが、半導体装置は、不揮発性メモリに限定されるものではない。 In the first to fifth embodiments, the semiconductor device is described as a non-volatile memory, but the semiconductor device is not limited to a non-volatile memory.
第1ないし第5の実施形態では、被加工層が、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜とが交互に積層された構造を含む場合を例に説明したが、被加工層は特に限定されるものではない。例えば、被加工層が、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜以外の絶縁膜が交互に積層された構造を含んでも構わない。また、例えば、被加工層が、絶縁膜と半導体膜とが交互に積層された構造を含んでも構わない。また、例えば、被加工層が、絶縁膜と金属膜とが交互に積層された構造を含んでも構わない。また、被加工層は単一膜で構成されていても構わない。 In the first to fifth embodiments, the processing layer includes a structure in which silicon oxide films and silicon nitride films are alternately stacked, but the processing layer is not particularly limited. For example, the processing layer may include a structure in which insulating films other than silicon oxide films and silicon nitride films are alternately stacked. Furthermore, for example, the processing layer may include a structure in which insulating films and semiconductor films are alternately stacked. Furthermore, for example, the processing layer may include a structure in which insulating films and metal films are alternately stacked. Furthermore, the processing layer may be composed of a single film.
第1ないし第5の実施形態では、被加工層にエッチングによりメモリホールMHを形成する場合を例に説明したが、被加工層に形成するパターンは穴パターンに限定されるものではない。被加工層に形成するパターンは、例えば、溝パターンであっても構わない。また、被加工層を全面エッチングする形態を採用することも可能である。 In the first to fifth embodiments, an example has been described in which memory holes MH are formed in the work layer by etching, but the pattern formed in the work layer is not limited to a hole pattern. The pattern formed in the work layer may be, for example, a groove pattern. It is also possible to adopt a form in which the entire work layer is etched.
第1ないし第5の実施形態では、反応性イオンエッチング装置(RIE装置)が、二周波型の容量結合プラズマ装置(CCP装置)である場合を例に説明した。しかし、RIE装置の種類は特に限定されない。 In the first to fifth embodiments, the reactive ion etching apparatus (RIE apparatus) has been described as a dual-frequency capacitively coupled plasma apparatus (CCP apparatus). However, the type of RIE apparatus is not particularly limited.
第1ないし第4の実施形態では、反応生成物除去の際にもエッチングガスをチャンバ20の中に供給する場合を例に説明したが、例えば、反応生成物除去の際にはエッチングガスに替えて水素ガス、窒素ガス、又はアルゴンガス等をチャンバ20の中に供給しても構わない。 In the first to fourth embodiments, an etching gas is supplied into the chamber 20 even when removing reaction products. However, for example, hydrogen gas, nitrogen gas, argon gas, or the like may be supplied into the chamber 20 instead of the etching gas when removing reaction products.
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。例えば、一実施形態の構成要素を他の実施形態の構成要素と置き換え又は変更してもよい。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments may be embodied in a variety of other forms, and various omissions, substitutions, and modifications may be made without departing from the spirit of the invention. For example, components of one embodiment may be replaced or modified with components of another embodiment. These embodiments and their modifications are included within the scope and spirit of the invention, and are also included in the scope of the invention and its equivalents as set forth in the claims.
(付記1)
チャンバの中に設けられたホルダの上に、被加工層を有する基板を載置し、
前記ホルダと前記基板との間に、前記基板に接する第1のガスを供給し、
前記第1のガスの圧力を第1の圧力に制御し、
前記被加工層に、第1のプロセスガスを用いた反応性イオンエッチング法により、凹部を形成する第1のエッチング処理を行い、
前記第1のエッチング処理の後に、前記第1のガスの圧力を前記第1の圧力よりも低い第2の圧力に制御し、
前記基板の温度が200℃以上350℃以下の状態で、水素を含む第2のプロセスガスを用いて前記凹部に水素ラジカルを供給する第1の処理を行い、
前記第1の処理の後に、前記第1のガスの圧力を前記第2の圧力よりも高い第3の圧力に制御し、
第3のプロセスガスを用いた反応性イオンエッチング法により、前記凹部の底面をエッチングする第2のエッチング処理を行う半導体装置の製造方法。
(Appendix 1)
placing a substrate having a layer to be processed on a holder provided in the chamber;
supplying a first gas between the holder and the substrate, the first gas being in contact with the substrate;
controlling the pressure of the first gas to a first pressure;
performing a first etching process on the workpiece layer by reactive ion etching using a first process gas to form a recess;
After the first etching process, the pressure of the first gas is controlled to a second pressure lower than the first pressure;
performing a first process of supplying hydrogen radicals to the recessed portion using a second process gas containing hydrogen while the temperature of the substrate is in a state of 200° C. or higher and 350° C. or lower;
After the first treatment, the pressure of the first gas is controlled to a third pressure higher than the second pressure;
A method for manufacturing a semiconductor device includes performing a second etching process to etch the bottom surface of the recess by reactive ion etching using a third process gas.
(付記2)
前記第1のエッチング処理、前記第1の処理及び前記第2のエッチング処理は同一チャンバ内で行われる付記1記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 2)
2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the first etching process, the first process, and the second etching process are performed in the same chamber.
(付記3)
前記第1のプロセスガスは、炭素及びフッ素を含む付記1記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 3)
2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the first process gas contains carbon and fluorine.
(付記4)
前記第1のプロセスガスを用いた反応性イオンエッチング法により、前記凹部の表面に第1の膜を形成する付記1記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 4)
2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a first film is formed on the surface of the recess by reactive ion etching using the first process gas.
(付記5)
前記第1の膜は、炭素及びフッ素を含む付記4記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 5)
5. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the first film contains carbon and fluorine.
(付記6)
前記第1の処理において、前記第1の膜を還元する付記4記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 6)
5. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the first film is reduced in the first treatment.
(付記7)
前記第1の処理において、前記第1の膜のフッ素濃度を低減する付記4記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 7)
5. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the first treatment reduces the fluorine concentration of the first film.
(付記8)
前記第2のプロセスガスは、水素ガスを含む付記1記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 8)
2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the second process gas contains hydrogen gas.
(付記9)
前記第1のエッチング処理を行う前に、前記被加工層の上にパターンを有するマスク層を形成し、前記マスク層をマスクに前記凹部を形成する付記1記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 9)
2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising forming a mask layer having a pattern on the processing layer before performing the first etching process, and forming the recess using the mask layer as a mask.
(付記10)
前記マスク層は炭素を含む付記9記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 10)
10. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the mask layer contains carbon.
(付記11)
前記第1のエッチング処理の際の前記基板の温度は20℃以下である付記1記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 11)
2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the temperature of the substrate during the first etching process is 20° C. or less.
(付記12)
前記第1の処理の際に前記基板に印加される高周波電力は、前記第1のエッチング処理の際に前記基板に印加される高周波電力よりも低い付記1記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 12)
2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a high frequency power applied to the substrate during the first processing is lower than a high frequency power applied to the substrate during the first etching processing.
(付記13)
前記被加工層は、シリコンを含む付記1記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 13)
2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the processing layer contains silicon.
(付記14)
前記被加工層は、第1の層と前記第1の層と異なる第2の層とが交互に積層された構造を含む付記1記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 14)
2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the processing layer includes a structure in which first layers and second layers different from the first layers are alternately stacked.
(付記15)
前記第1の層は酸化シリコン膜であり、前記第2の層は窒化シリコン膜である付記14記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 15)
15. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 14, wherein the first layer is a silicon oxide film and the second layer is a silicon nitride film.
(付記16)
前記第2のエッチング処理の後に、前記第1のガスの圧力を前記第3の圧力よりも低い第4の圧力に制御し、
前記基板の温度が200℃以上350℃以下の状態で、水素を含む第4のプロセスガスを用いて前記凹部に水素ラジカルを供給する第2の処理を行い、
前記第2の処理の後に、前記第1のガスの圧力を前記第4の圧力よりも高い第5の圧力に制御し、
第5のプロセスガスを用いた反応性イオンエッチング法により、前記凹部の底面をエッチングする第3のエッチング処理を行う付記1記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 16)
After the second etching process, the pressure of the first gas is controlled to a fourth pressure lower than the third pressure;
performing a second process of supplying hydrogen radicals to the recessed portion using a fourth process gas containing hydrogen while the temperature of the substrate is in a state of 200° C. or higher and 350° C. or lower;
After the second treatment, the pressure of the first gas is controlled to a fifth pressure higher than the fourth pressure;
2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising: performing a third etching process to etch the bottom surface of the recess by reactive ion etching using a fifth process gas.
(付記17)
チャンバの中に設けられたホルダの上に、被加工層を有する基板を載置し、
前記ホルダと前記基板との間に、前記基板に接する第1のガスを供給し、
前記第1のガスの圧力を第1の圧力に制御し、
反応性イオンエッチング法を用いて前記被加工層をエッチングする第1のエッチング処理を行い、
前記第1のエッチング処理の後に、前記第1のガスの圧力を前記第1の圧力よりも低い第2の圧力に制御し、
前記被加工層の上の反応生成物を除去する第1の反応生成物除去を行い、
前記第1の反応生成物除去の後に、前記第1のガスの圧力を前記第2の圧力よりも高い第3の圧力に制御し、
反応性イオンエッチング法を用いて前記被加工層をエッチングする第2のエッチング処理を行う半導体装置の製造方法。
(Appendix 17)
placing a substrate having a layer to be processed on a holder provided in the chamber;
supplying a first gas between the holder and the substrate, the first gas being in contact with the substrate;
controlling the pressure of the first gas to a first pressure;
performing a first etching process of etching the workpiece layer using a reactive ion etching method;
After the first etching process, the pressure of the first gas is controlled to a second pressure lower than the first pressure;
performing a first reaction product removal step of removing a reaction product on the processed layer;
After removing the first reaction product, controlling the pressure of the first gas to a third pressure higher than the second pressure;
A method for manufacturing a semiconductor device includes a second etching process for etching the processed layer using a reactive ion etching method.
(付記18)
前記第1のエッチング処理及び前記第2のエッチング処理の際に、前記チャンバの中に炭素(C)及びフッ素(F)を含む第2のガスを供給する付記17記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 18)
18. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 17, wherein a second gas containing carbon (C) and fluorine (F) is supplied into the chamber during the first etching process and the second etching process.
(付記19)
前記第1の反応生成物除去の際に、前記チャンバの中に前記第2のガスを供給する付記18記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 19)
19. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 18, wherein the second gas is supplied into the chamber when the first reaction product is removed.
(付記20)
前記被加工層は、シリコン(Si)及び窒素(N)を含む付記17記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 20)
18. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 17, wherein the processing layer contains silicon (Si) and nitrogen (N).
(付記21)
前記被加工層は、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜とが交互に積層された構造を含む付記17記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 21)
18. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 17, wherein the processing layer includes a structure in which silicon oxide films and silicon nitride films are alternately stacked.
(付記22)
前記第1のガスの圧力を前記第2の圧力に制御している時間をtd(sec)、前記第1のエッチング処理の際の前記ホルダの温度をT(℃)、前記基板の面積と前記チャンバの内壁面積との和に対する前記基板の面積の比率をk、前記チャンバの内部に印加される高周波電力をPw(W)、前記基板の質量をm(kg)、前記基板の比熱容量をc(J/(kg・℃))とした場合に、下記不等式が成立する付記17記載の半導体装置の製造方法。
td≧(100-T)/{(k×Pw)/(m×c)}
(Appendix 22)
18. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 17, wherein the following inequality holds when the time during which the pressure of the first gas is controlled to the second pressure is td (sec), the temperature of the holder during the first etching process is T (°C), the ratio of the area of the substrate to the sum of the area of the substrate and the area of the inner wall of the chamber is k, the high-frequency power applied to the inside of the chamber is Pw (W), the mass of the substrate is m (kg), and the specific heat capacity of the substrate is c (J/(kg°C)).
td≧(100-T)/{(k×Pw)/(m×c)}
(付記23)
前記第1のガスの圧力を前記第2の圧力に制御している時間は10秒より長い付記17記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 23)
18. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 17, wherein the pressure of the first gas is controlled to the second pressure for a time period longer than 10 seconds.
(付記24)
前記第1のガスの圧力の変更の制御と、前記チャンバの内部に印加される高周波電力の変更の制御とを同期させる付記17記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 24)
18. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 17, wherein control of the change in pressure of the first gas is synchronized with control of the change in high frequency power applied to the interior of the chamber.
(付記25)
前記第1の反応生成物除去の際に前記チャンバの内部に印加される高周波電力を、前記第1のエッチング処理の際に前記チャンバの内部に印加される高周波電力よりも高くする付記24記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 25)
25. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 24, wherein a high frequency power applied to the inside of the chamber during the first reaction product removal is higher than a high frequency power applied to the inside of the chamber during the first etching process.
(付記26)
前記第1の反応生成物除去の際に前記チャンバの内部に印加される高周波電力を、前記第1のエッチング処理の際に前記チャンバの内部に印加される高周波電力よりも低くする付記24記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 26)
25. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 24, wherein a high frequency power applied to the inside of the chamber during the first reaction product removal is lower than a high frequency power applied to the inside of the chamber during the first etching process.
(付記27)
前記第1のエッチング処理の際に前記被加工層に凹部を形成し、
前記第2のエッチング処理の際に前記凹部の底面をエッチングする付記17記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 27)
forming a recess in the workpiece layer during the first etching process;
18. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 17, wherein the bottom surface of the recess is etched during the second etching process.
(付記28)
前記第1のガスは、ヘリウム(He)、水素(H)、窒素(N)、ネオン(Ne)、アルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)、又はキセノン(Xe)を含む付記17記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 28)
18. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 17, wherein the first gas contains helium (He), hydrogen (H), nitrogen (N), neon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr), or xenon (Xe).
(付記29)
前記第1のガスの圧力を前記第2の圧力に制御した後に、前記第1のガスに替えて、前記第1のガスよりも熱伝導率が低い第3のガスを、前記ホルダと前記基板との間に前記基板に接するように供給し、
前記第1の反応生成物除去の後に、前記第3のガスに替えて前記第1のガスを、前記ホルダと前記基板との間に前記基板に接するように供給し、
前記第1のガスの圧力を前記第2の圧力よりも高い第3の圧力に制御する付記17記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 29)
After controlling the pressure of the first gas to the second pressure, a third gas having a lower thermal conductivity than the first gas is supplied between the holder and the substrate so as to be in contact with the substrate, in place of the first gas;
After the first reaction product is removed, the first gas is supplied in place of the third gas between the holder and the substrate so as to be in contact with the substrate;
18. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 17, wherein the pressure of the first gas is controlled to a third pressure higher than the second pressure.
(付記30)
前記第2の圧力は前記第1の圧力の100分の1以下である付記17記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 30)
18. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 17, wherein the second pressure is 1/100 or less of the first pressure.
(付記31)
前記第1のエッチング処理の際の前記基板の温度は60℃以下であり、
前記第1の反応生成物除去の際の前記基板の温度は100℃以上である付記17記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 31)
the temperature of the substrate during the first etching process is 60° C. or less;
18. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 17, wherein the temperature of the substrate during the removal of the first reaction product is 100° C. or higher.
(付記32)
前記第2のエッチング処理の後に、前記第1のガスの圧力を前記第3の圧力よりも低い第4の圧力に制御し、
前記被加工層の上の反応生成物を除去する第2の反応生成物除去を行い、
前記第2の反応生成物除去の後に、前記第1のガスの圧力を前記第4の圧力よりも高い第5の圧力に制御し、
反応性イオンエッチング法を用いて前記被加工層をエッチングする第3のエッチング処理を行う付記17記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 32)
After the second etching process, the pressure of the first gas is controlled to a fourth pressure lower than the third pressure;
performing a second reaction product removal step of removing the reaction product on the processed layer;
After removing the second reaction product, controlling the pressure of the first gas to a fifth pressure higher than the fourth pressure;
18. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 17, further comprising the step of performing a third etching process of etching the processing layer using a reactive ion etching method.
(付記33)
前記基板の温度を測定し、測定された前記基板の温度に基づき、前記第1のガスの圧力を前記第3の圧力に制御する付記17記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 33)
18. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 17, further comprising measuring a temperature of the substrate, and controlling the pressure of the first gas to the third pressure based on the measured temperature of the substrate.
(付記34)
チャンバの中に設けられたホルダの上に、被加工層を有する基板を載置し、
前記ホルダと前記基板との間に、前記基板に接する第1のガスを供給し、
前記第1のガスの圧力を第1の圧力に制御し、
前記基板の温度が60℃以下の第1の状態で、反応性イオンエッチング法を用いて前記被加工層をエッチングする第1のエッチング処理を行い、
前記第1のエッチング処理の後に、前記第1のガスの圧力を前記第1の圧力よりも低い第2の圧力に制御し、
前記基板の温度が100℃以上の第2の状態を実現し、
前記第2の状態を実現した後に、前記第1のガスの圧力を前記第2の圧力よりも高い第3の圧力に制御し、
前記基板の温度が60℃以下の第3の状態で、反応性イオンエッチング法を用いて前記被加工層をエッチングする第2のエッチング処理を行う半導体装置の製造方法。
(Appendix 34)
placing a substrate having a layer to be processed on a holder provided in the chamber;
supplying a first gas between the holder and the substrate, the first gas being in contact with the substrate;
controlling the pressure of the first gas to a first pressure;
performing a first etching process in which the workpiece layer is etched using a reactive ion etching method in a first state in which the temperature of the substrate is 60° C. or less;
After the first etching process, the pressure of the first gas is controlled to a second pressure lower than the first pressure;
A second state is realized in which the temperature of the substrate is 100° C. or higher;
After realizing the second state, controlling the pressure of the first gas to a third pressure higher than the second pressure;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: performing a second etching process in which the processed layer is etched using a reactive ion etching method in a third state in which the temperature of the substrate is 60° C. or less.
(付記35)
前記第1のガスの圧力を前記第2の圧力に制御している時間をtd(sec)、前記第1のエッチング処理の際の前記ホルダの温度をT(℃)、前記基板の面積の前記基板の面積と前記チャンバの内壁面積との和に対する比率をk、前記チャンバの内部に印加される高周波電力をPw(W)、前記基板の質量をm(kg)、前記基板の比熱容量をc(J/(kg・℃))とした場合に、下記不等式が成立する付記34記載の半導体装置の製造方法。
td≧(100-T)/{(k×Pw)/(m×c)}
(Appendix 35)
35. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 34, wherein the following inequality holds when the time during which the pressure of the first gas is controlled to the second pressure is td (sec), the temperature of the holder during the first etching process is T (°C), the ratio of the area of the substrate to the sum of the area of the substrate and the area of the inner wall of the chamber is k, the high-frequency power applied to the inside of the chamber is Pw (W), the mass of the substrate is m (kg), and the specific heat capacity of the substrate is c (J/(kg°C)).
td≧(100-T)/{(k×Pw)/(m×c)}
(付記36)
前記第1のガスの圧力の変更の制御と、前記チャンバの内部に印加される高周波電力の変更の制御とを同期させる付記34記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 36)
35. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 34, wherein control of the change in pressure of the first gas is synchronized with control of the change in high frequency power applied to the interior of the chamber.
10 シリコン基板(基板)
20 チャンバ
22 ホルダ
22b 静電チャック
46 第1の熱伝導ガス供給配管(第1のガス供給配管)
47 第2の熱伝導ガス供給配管(第2のガス供給配管)
48 熱伝導ガス排出配管(ガス排出配管)
50 第1の主バルブ
52 第2の主バルブ
54 制御回路
56a 第1の熱伝導ガス通路(第1のガス通路)
56b 第2の熱伝導ガス通路(第2のガス通路)
56c 第3の熱伝導ガス通路(第3のガス通路)
58a 第1の熱伝導ガスバルブ(第1のバルブ)
58b 第2の熱伝導ガスバルブ(第2のバルブ)
58c 第3の熱伝導ガスバルブ(第3のバルブ)
60 積層体(被加工層)
60a 酸化シリコン膜(第1の層)
60b 窒化シリコン膜(第2の層)
62 炭素層(マスク層)
64a 第1の保護膜(第1の膜)
72 凹部
74a 第1の熱伝導ガス孔(第1の孔)
74b 第2の熱伝導ガス孔(第2の孔)
74c 第3の熱伝導ガス孔(第3の孔)
100 不揮発性メモリ(半導体装置)
MH メモリホール(凹部)
10 Silicon substrate (substrate)
20 Chamber 22 Holder 22b Electrostatic chuck 46 First heat transfer gas supply pipe (first gas supply pipe)
47 Second heat transfer gas supply pipe (second gas supply pipe)
48 Heat conduction gas exhaust piping (gas exhaust piping)
50 First main valve 52 Second main valve 54 Control circuit 56a First heat transfer gas passage (first gas passage)
56b Second heat transfer gas passage (second gas passage)
56c Third heat transfer gas passage (third gas passage)
58a First thermal transfer gas valve (first valve)
58b Second thermal transfer gas valve (second valve)
58c Third heat transfer gas valve (third valve)
60 Laminate (processed layer)
60a: silicon oxide film (first layer)
60b Silicon nitride film (second layer)
62 Carbon layer (mask layer)
64a First protective film (first film)
72 Recess 74a First heat conduction gas hole (first hole)
74b Second heat conduction gas hole (second hole)
74c Third heat conduction gas hole (third hole)
100 Nonvolatile memory (semiconductor device)
MH Memory hole (recess)
Claims (13)
前記第1の孔に接続された第1のガス通路に設けられた第1のバルブ、及び前記第2の孔に接続された第2のガス通路に設けられた第2のバルブを開いて、前記第1のガス通路及び前記第2のガス通路を経由して、前記ホルダと前記基板との間に、前記基板に接する第1のガスを供給し、
前記第1のガスの圧力を第1の圧力に制御し、
反応性イオンエッチング法を用いて前記被加工層をエッチングする第1のエッチング処理を行い、
前記第1のエッチング処理の途中又は前記第1のエッチング処理の後に、前記第1のバルブ及び前記第2のバルブを閉じ、
前記第1のバルブ及び前記第2のバルブを閉じた後に、前記第1のバルブ及び前記第2のバルブを開いて、前記第1のガス通路及び前記第2のガス通路を経由して、前記ホルダと前記基板との間から、前記第1のガスを排出し、
前記第1のガスの圧力を前記第1の圧力よりも低い第2の圧力に制御し、
前記被加工層の上の反応生成物を除去する第1の反応生成物除去を行う半導体装置の製造方法であって、
前記第1のガスを供給する際に、前記第1のバルブ又は前記第2のバルブのいずれか一方を先に開くか、又は、
前記第1のガスを排出する際に、前記第1のバルブ又は前記第2のバルブのいずれか一方を先に開く、半導体装置の製造方法。 a holder is provided in the chamber, the holder having a recess provided on a surface thereof, a first hole provided in the recess, and a second hole provided in the recess; and a substrate having a workpiece layer is placed on the holder;
a first valve provided in a first gas passage connected to the first hole and a second valve provided in a second gas passage connected to the second hole are opened to supply a first gas that will come into contact with the substrate between the holder and the substrate through the first gas passage and the second gas passage;
controlling the pressure of the first gas to a first pressure;
performing a first etching process of etching the workpiece layer using a reactive ion etching method;
closing the first valve and the second valve during or after the first etching process;
After closing the first valve and the second valve, the first valve and the second valve are opened to exhaust the first gas from between the holder and the substrate through the first gas passage and the second gas passage;
controlling the pressure of the first gas to a second pressure lower than the first pressure;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: performing a first reaction product removal step of removing a reaction product on the processed layer;
When supplying the first gas, either the first valve or the second valve is opened first, or
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein when the first gas is discharged, either the first valve or the second valve is opened first.
反応性イオンエッチング法を用いて前記被加工層をエッチングする第2のエッチング処理を行う、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising the step of performing a second etching process for etching the processing layer using a reactive ion etching method.
前記第2のエッチング処理の際に前記被加工層の前記凹部の底面をエッチングする、請求項5記載の半導体装置の製造方法。6. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the bottom surface of the recess in the processed layer is etched during the second etching process.
前記第1の反応生成物除去の後に、前記第3のガスに替えて前記第1のガスを、前記ホルダと前記基板との間に前記基板に接するように供給し、After the first reaction product is removed, the first gas is supplied in place of the third gas between the holder and the substrate so as to be in contact with the substrate;
前記第1のガスの圧力を前記第2の圧力よりも高い第3の圧力に制御する、請求項1記載の半導体装置の製造方法。2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the pressure of said first gas is controlled to a third pressure higher than said second pressure.
前記第1の反応生成物除去の際の前記基板の温度は100℃以上である、請求項1記載の半導体装置の製造方法。2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the temperature of said substrate during said first reaction product removal is 100[deg.] C. or higher.
td≧(100-T)/{(k×Pw)/(m×c)} td≧(100-T)/{(k×Pw)/(m×c)}
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Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
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-
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|---|---|---|---|---|
| JP2000232098A (en) | 2000-01-25 | 2000-08-22 | Hitachi Ltd | Sample temperature control method and vacuum processing device |
| JP2004273533A (en) | 2003-03-05 | 2004-09-30 | Hitachi High-Technologies Corp | Plasma processing apparatus and plasma processing method |
| JP2018503969A (en) | 2014-11-19 | 2018-02-08 | ヴァリアン セミコンダクター イクイップメント アソシエイツ インコーポレイテッド | Workpiece temperature control by backside gas flow |
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